唐顺宗时期的“永贞革新”就是一次失败的政治改革。永贞元年（805年）正月，唐德宗死，太子李诵即位，也就是唐顺宗。唐顺宗即位后，重用自己做太子时的老师王伾、王叔文。同时，朝中大臣刘禹锡、柳宗元、程异、凌准、韩泰、韩晔、陈谏以及陆质、吕温、李景俭等，也都与二王相结，最终形成一个以“二王刘柳”为核心的革新派。顺宗因中风失音，不能理政，朝廷大事都由王叔文、柳宗元等人主理。
在短短的半年多时间里，革新派主要做了以下几件事：第一，抑制藩镇势力，重建中央集权，具体措施是将财政大权从藩镇收归中央，打击不从号令的藩镇。第二，企图抑制宦官势力，夺回国家军权，罢宫市、五坊使。唐德宗以来，宦官经常借为皇宫采办物品为名，在街市上以买物为名，公开抢掠，称为宫市。白居易《卖炭翁》诗就是对宫市的控诉。这项措施令人民拍手称快。第三，惩贪鄙，用贤能，免苛征，恤百姓，罢免、贬谪贪官污吏，减轻赋税。但改革很快遭到宦官和藩镇势力的反扑，贞元二十一年（805年）八月，唐顺宗被迫禅位于太子李纯，即为唐宪宗，改元永贞，史称“永贞内禅”。主持革新的大臣都遭到贬黜，永贞革新宣告失败。
即位后的唐宪宗李纯，自小便熟知太宗、玄宗之盛，欲复大唐之威。为了振兴大唐，唐宪宗开始了艰难的削藩战争。元和四年，朝廷开始讨伐河朔三镇中的成德镇，虽然无功而返，却使得三镇中的魏博开始归顺朝廷。元和九年，唐宪宗又开始讨伐淮西地区，经过三年艰苦的战争，成功地攻破蔡州，活捉淮西节度使吴元济。元和十四年，河朔三镇中的成德和卢龙也迫于压力归顺朝廷，唐宪宗的削藩战争取得了巨大的胜利。在军事上进行削藩的同时，唐宪宗在政治经济上也采取了很多措施，并且厉行节俭。这时候元和朝名相名将辈出，人才济济，宪宗知人善任，驭下有术，在他统治的十五年间，唐朝犹如一个久病之人忽然得到了灵丹妙药，逐渐焕发出了久违的光芒。 就在大家沉浸在“元和中兴”的繁荣表象下的时候，元和十五年正月，唐宪宗李纯被被心怀怨恨的宦官所弑杀，谁也不会想到，这次大唐所焕发出的光芒，竟然只是无奈的回光返照。唐宪宗驾崩仅仅二年后，河朔三镇相继复叛，唐朝重又陷入藩镇割据和朋党相争的局面。
唐宪宗之后，继位的唐穆宗、唐敬宗昏庸无能，唐文宗有心作为却缺乏能力和臂助，结果在“甘露之变”中一败涂地。唐文宗死后，他的弟弟李炎被宦官拥立，也就是唐武宗。唐武宗上台后，开始着手削弱宦官，此时的宦官势力经过了“甘露之变”，已经坐大到前所未有的强大，唐武宗从唐文宗失败的教训中吸取了经验,他知道要想压制宦官,就必须建立一个强有力的宰相中枢，并恢复中书省的职能，于是任用宰相李德裕，重建中书省。
唐武宗顺利从大太监仇士良手中收回军权，任用李德裕对唐朝后期的弊政做了一些改革，在公元845年（会昌五年）下令拆毁佛寺，没收大量寺院土地。由于毁佛成功，从而扩大了唐朝政府的税源，巩固了中央集权。这段唐朝中后期较为平稳的一段时间，被史学家称为会昌中兴。但好景不长，次年（846年），唐武宗因服食丹药去世，年仅三十二岁。
唐武宗去世后，没有子嗣，因此他的叔叔李忱为宦官马元贽等拥立，登基为帝，也就是唐宣宗。李忱勤于政事，孜孜求治。在位期间，整顿吏治，并限制宗室和宦官，将死于甘露之变中除郑注、李训之外的百官全部昭雪。在对外方面，他击败吐蕃、收复河湟，又安定塞北、平定安南。尤以收复河湟之举，为安史之乱后唐对吐蕃的重大军事胜利之一。李忱为人明察沉断，从谏如流，恭谨节俭，且惠爱民物。他在位时，国家相对安定繁荣，历史上把这一时期称之为“大中之治”。所以直至唐朝灭亡，百姓仍思咏不已，称李忱为“小太宗”。
尽管唐宣宗本人在即位后“忧勤无怠”，但此时的唐朝，似乎气数已尽，天下常发生水旱灾害。而自大中十二年（858年）后，因所任将帅管理不当，各藩镇也相继发生叛乱。大中十三年八月，李忱因病驾崩，享年五十岁。
唐宣宗去世后，唐朝再也没有出过一位有作为的明君，后继者唐懿宗、唐僖宗都昏庸无度，唐朝爆发了王仙芝、黄巢起义，藩镇也趁机坐大，再后来的唐昭宗、唐哀宗都沦为藩镇的傀儡，两人先后死在节度使朱温的手上，曾经无比辉煌的唐朝也就此灭亡，中国陷入了五代十国的乱局。
