公元805年，宦官俱文珍与剑南节度使韦皋等藩镇势力，联合逼迫唐顺宗传位给太子李纯。李纯就这样登上皇位，是为宪宗。
李纯即位后，对藩镇采取不再姑息迁就的态度。自唐中期以来，地方藩镇拥兵自重，表面上仍奉朝廷，但在辖区内的法令、官爵都由自己颁布或任命，赋税也不交给中央。节度使也往往是父死子继，或部下拥立，中央只能按其意思来，不能更改，否则便联兵反叛朝廷。宰相杜黄裳为李纯仔细分析了这一形势，并力主振举纲纪，制裁藩镇。李纯非常高兴地采纳了他的意见。
这时一个未当上节度使的人叫刘辟，发兵攻打并包围梓州。李纯力排众议，采取杜黄裳的建议，先拿刘辟开刀。公元806年，李纯派唐将中名位较浅，有勇有谋的将领高崇文率军平叛，高崇文果然不负期望，一路斩关夺隘，所向皆捷。9个月后便攻克成都，生擒刘辟，平定了叛乱。
这时，夏绥节度使韩全义奉命入朝做官，将自己的外甥杨惠琳任命为知夏绥留后。杨惠琳不肯交出兵权，还派兵阻挡前去接任的节度使。李纯果断地下令出兵，迅速地平息了杨惠琳的反叛。
就这样，李纯在上台的当年就初试锋芒，取得了同藩镇斗争的初步胜利。朝廷两次平定藩镇叛乱所显示出来的威力，吓得许多藩镇纷纷请求归附中央。随后李纯又将镇海节度使李恃的叛乱平定，更是使得藩镇纷纷归附。
但是，藩镇势力的平定并不是一件易事。尤其以河朔三镇为代表的河北藩镇，已有几十年不奉唐朝的诏令了。这次见朝廷的威信日益提高，都在寻找时机，再同朝廷一决胜负。
公元809年，成德节度使王士真死去，其子副使王承宗自任留后。为了使朝廷封他为节度使，王承宗假意献出德、棣二州，等朝廷正式任命后，他又将德、棣二州据为己有。河北三镇也纷纷仿效，对朝廷阳奉阴违。李纯遂决定出师征讨。这时许多朝臣已被西取蜀地刘辟和东取吴地李的胜利冲昏头脑，纷纷表示支持李纯出兵河北。只有宰相裴珀和翰林学士李绎保持清醒的头脑，力阻李纯出兵。李纯此时也骄傲自满，加上急于平灭藩镇，低估了河朔势力，因而没有采纳他们的意见。
此时，李纯又犯了第二个错误，由于自己是由宦官的拥戴当上皇帝的，所以对宦官颇有好感。因此，竟然任命宦官吐突承璀为帅，讨伐王承宗。轻率出兵已是失策，任命宦官为军事统帅则更是错上加错。以白居易为代表的朝廷大臣都极力反对，但宪宗仍不以为然。
狗屁不通的宦官吐突承璀来到前线后，只会作威作福，根本不知道如何行军打仗，结果屡战屡败，损兵折将，连曾参加过平定西川刘辟的战争，并力擒刘辟，在军中以骁勇闻名的左神策军大将军郦定进也战死。郦定进一死，士气更是低落。李纯到这时才明白过来，河北势力如此错综复杂，根本无法在短期内取胜，这场战争也形同鸡肋，无法再打。幸亏宰相裴珀设计擒灭王承宗的内应卢从史，平定昭义，清除内患，才使形势稍有好转。失去内应的王承宗也只得上书请罪，假意表示愿输纳贡献，请派官吏。李纯也正好顺水推舟，下诏罢兵。
讨伐王承宗的失败，并没有使宪宗改变制服藩镇的决心，但改变了以前一味出兵征讨的办法，转而使用恩威并济的策赂。
公元821年，魏博节度使田季安死去，其11岁的幼子田怀谏为副大使，总揽军务。李纯本想出兵，但在宰相李绛的劝谏下决定不出兵。李绛认为：河北藩镇的节度使，也害怕部将权力太重，都采取了把士兵平均分给诸位将领，以便互相牵制。如果节度使威望足够时，尚能控制这种局面。而11岁的田怀谏的军权必由别人代理。这样一来，田怀谏必然会被部将所杀，而其他部将也会与之争夺节度使的位置，自然就会产生大内讧。即便是后来有人浴血成为节度使的，也会被其他藩镇攻讨。因为其他藩镇也怕部将效仿，杀害自己，所以对杀主帅的人决不容忍。因此杀田怀谏的人如果不立即归附朝廷，马上就会被别的藩镇吃掉。
所以，朝廷不须出兵，只需加强训练人马，坐山观虎斗。如有魏博的部将来归附，则应该厚加赏赐，使其他藩镇知道后，也害怕部将效仿，都惊恐不安，这样一来，他们就会归顺朝廷了。
后来事态的发展确如李绛所料。田季安的部将田兴起兵抓住田怀谏，归附朝廷。李绛劝李纯直接下诏，封田兴为节度使。田兴对此非常感动，从此忠心耿耿，后来再有人游说他背叛朝廷，他也不为所动。在田兴统治期间，魏博镇就一直是朝廷倚重的力量。河朔三镇终于打开了一个缺口。
公元814年，淮西镇(亦称彰仪)节度使吴少阳死，他的儿子吴元济隐瞒了这一情况，更加跋扈，四出攻掠，甚至骚扰到东都洛阳附近。李纯便命严绶和太监崔潭峻率大军讨伐，但是，严绶不是统帅之才，懦弱无能，又有宦官作监军，对诸将加以监视，打了胜仗归功于自己，打了败仗过错全落在诸将头上，弄得将帅谁也不肯出力，军心涣散，士气低落，出师三年，仍不能奏效。在磁丘与吴元济的军队相遇，一败再败。只有忠武节度使李光颜连连获胜。
李纯立即撤掉严绶，命右羽林大将军高霞寓为帅，结果高霞寓在钱城大败，李纯对前来劝说的大臣说：“胜负乃兵家之常事。”对前线作战不利的将帅，坚决撤掉。高霞寓战败后，又以荆南节度使袁滋为帅，后又以名将李怨为唐、随、邓州节度使，率军进讨淮西。后来裴度自请前往前线督战，李纯为了使裴度能顺利平定淮西，对裴度言听计从，按裴度的建议取消了监军，使将领能够独立处理军事，很快扭转了被动局面，并且整顿前线军务，改变了以前军令不统一的混乱局面。
公元817年的冬天，唐将李率领9000士卒，趁风雪弥漫的寒夜，突袭淮西镇治所蔡州城，一举活捉了吴元济。淮西自吴少阳以来，唐官军不至蔡州32年，宪宗经过四年的艰苦平叛，终于复将淮西收归中央。
此后，各藩镇惧怕朝廷的力量，纷纷上书表示归顺。自安史之乱以来，以河朔三镇为代表的地方割据势力，历经肃宗、代宗、德宗、顺宗、宪宗几朝，终于被李纯平定，唐朝重新回到了天下统一的局面。