Do Trần Thủ Độ thu xếp, Lý Chiêu Hoàng đã nhường ngôi cho Trần Cảnh tức là vua Trần Thái Tông. Chiêu Thánh Hoàng hậu lấy Trần Thái Tông được 12 năm, tức đã 19 tuổi mà vẫn chưa có con, trong khi triều Trần cần kíp có hoàng tử. Bởi vậy, Trần Thủ Độ bắt vua Thái Tông bỏ Chiêu Thánh, giáng xuống làm Công chúa rồi đem người chị của Chiêu Thánh, vợ của Trần Liễu đã có thai vào làm Hoàng hậu. Trần Liễu tức giận, đem quân làm loạn. Vua Thái Tông cũng đang đêm bỏ trốn lên chùa Phù Vân, núi Yên Tử (Quảng Ninh) tỏ ý phản đối. Trần Thủ Độ đem quân thần tới đón về. Thái Tông từ chối, nói rằng: Trẫm còn nhỏ dại, không kham nổi việc to lớn, các quan nên chọn người khác để khỏi nhục xã tắc!

            Nói mãi không chuyển, Thủ Độ ngoảnh lại nói với các quan: Hoàng thượng ở đâu là triều đình ở đấy.

          Nói đoạn, truyền lệnh xây cung điện ở chùa Phù Vân. Vị quốc sư ở chùa vào van lạy Thái Tông về triều. Thái Tông bất đắc dĩ theo xa giá về kinh. Được ít lâu, Trần Liễu biết không địch nổi, đang đêm giả làm người đánh cá lén lên thuyền ngự xin hàng. Hai anh em ôm nhau mà khóc. Thủ Độ hay tin, tuốt gươm xông tới toan giết Trần Liễu. Thái Tông lấy thân che cho anh xin Thủ Độ tha cho Trần Liễu. Trần Thủ Độ quăng gươm xuống nói: Ta chỉ là con chó săn thôi. Biết đâu anh em các ngươi thuận nghịch thế nào?

  Vua Thái Tông tha cho Trần Liễu, cắt đất An Sinh làm thái ấp và phong cho An  Sinh vương.

          Trong cuộc kháng chiến chống Nguyên - Mông lần thứ nhất, Thái Tông biết dựa vào Trần Thủ Độ, Trần Quốc Tuấn (tức Hưng Đạo Vương, con của Trần Liễu) để lãnh đạo nhân dân Đại Việt quyết chống giặc. Bản thân Thái Tông cũng tự làm tướng đi đốc chiến, xông pha tên đạn.

          Tháng 12 năm Đinh Tỵ, vua Thái Tông cùng Thái tử Hoảng đã chỉ huy quân Trần phá tan quân Nguyên - Mông ở Đông Bộ Đầu (dốc Hàng Than, Hà Nội), giải phóng Thăng Long. Trần Thái Tông là ông vua hiền có bản lĩnh, có năng lực làm nhân chủ, có ý thức dân tộc  trong việc chỉ huy đánh quân xâm lược phương Bắc và bình giặc Chiêm ở phương Nam. Việc trị quốc thì định hình luật, mở khoa thi chọn hiền tài, khoan thư sức dân, chú ý đời sống vật chất cũng như tinh thần cho dân. Có thể nói Thái Tông Hoàng đế là người mở đầu để triều Trần tạo tiền đề tốt đẹp cho nghiệp đế, cũng như làm cho nước Đại Việt thêm rạng rỡ.

Trần Thái Tông đã trở thành ông vua anh hùng cứu nước. Nhưng Trần Thái Tông được sử sách lưu truyền còn bởi ông là một nhà Thiền học, một triết gia có những tư tưởng sâu sắc, một cốt cách độc đáo, là tác giả “Khóa hư lục”, một cuốn sách xưa nhất hiện còn được lưu giữ trong kho thư tịch cổ nước ta.

Trong cuốn “Khóa hư lục” có bài “Tự Thiền tông chỉ nam” của Trần Thái Tông viết. Ông kể lại sự việc năm 1236 đang đêm bỏ cung điện vào núi và lý do trở về. Ấy là khi Thái sư Trần Thủ Độ thống thiết nói: “Bệ hạ ở tu cho riêng mình thì được, nhưng còn quốc gia xã tắc thì sao? Ví để lời nói suông mà áo đời sau thì sao bằng lấy chính thân mình làm người dẫn đạo cho thiên hạ? Do đấy trẫm cùng các vị quốc lão về kinh, gắng lại lên ngôi”. Có lẽ ít thấy trong lịch sử Phật giáo nước nào lại nêu vấn đề “quốc gia xã tắc” lên trên hết, trước hết như thế! Nghe theo quốc gia xã tắc, Trần Thái Tông đã trở về triều để 22 năm sau lãnh đạo nhân dân Đại Việt đánh tan quân xâm lược Nguyên - Mông.

           Trần Thái Tông là người có tính cách đặc biệt. Lúc làm vua thì thân làm tướng đi đánh giặc, xông pha trận mạc, chẳng kể mũi tên hòn đạn. Lúc ngự triều xem thường vinh hoa phú quý, có thể từ bỏ ngai vàng không chút luyến tiếc. Mùa xuân năm Mậu Ngọ (1258), Thái Tông nhường ngôi cho con là Thái tử Trần Hoảng. Triều đình tôn là Thái Thượng Hoàng. Thái Tông lên ngôi năm 1225, trị vì 33 năm, làm Thái Thượng Hoàng 19 năm.

          Ngày mồng Một tháng Tư năm Đinh Sửu (1277), Thượng hoàng Thái Tông băng ở cung Vạn Thọ hưởng thọ 60 tuổi. Và mùa đông tháng 10 ngày mồng 4 táng tại Chiêu Lăng (nay là Tam Đường, Tiến Đức, Hưng Hà, Thái Bình), miếu hiệu là Thái Tông, thụy là Thống Thiên ngự cực, Long công mậu đức hiền hòa hựu thuận thần văn thành võ Nguyên Hiếu Hoàng đế.

          Khi ông mất, quân dân đều thương tiếc, con gái thứ của ông là công chúa Thiều Dương nghe tiếng chuông đánh liên hồi, đoán biết sự việc đã khóc đến nỗi mắt mờ đi rồi chết (Thiều Dương tên là Thúy lấy Thượng vị Văn Hưng hầu, đương ở cữ).

          Các con trai của ông như Thánh Tông Trần Hoảng, Chiêu Minh vương Quang Khải, Chiêu Văn vương Nhật Duật là những bậc đế vương, tướng tài trụ cột triều đình. Ngoài ra, ông còn có các con  là Trần Nhật Vĩnh, Trần Ích Tắc, Trần Quốc Khang (con của Trần Liễu). Con gái là Thụy Bảo công chúa, Thiều Dương công chúa, đặc biệt là An Tư công chúa là người có hiếu nghĩa, đã làm dịu tình hình, bớt tai vạ cho đất nước.

          Trần Dụ Tông đã làm thơ ca ngợi ông, so sánh đức độ của Trần Thái Tông với Đường Thái Tông (Trung Quốc) trong việc xử sự đối nhân xử thế.