在登基前，李世民面临着罗艺叛乱和颉利的偷袭威胁。他决定先回援长安，途中得知颉利夺得罗艺的粮草，推测其真实意图。回到长安后，李世民宽待建成遗党并重用魏征。面对颉利占领武功的试探，他扣留使者，坚守长安。罗艺背弃协议，李世民识破其计谋，策划与颉利决战。在危机中，他冒险布局，准备毒药以备不测。战局紧张时，李世民与敌人在渭水桥对峙，侯君集取得胜利，但淑妃不幸被误杀。在国家建设的思考中，李世民采纳魏征的主张，形成直言氛围，开启了贞观之治。
为强化马政，他举办赛马会，公主卷入争议。面对伏击，范兴献城以保全主力，但权万纪建议杀范兴，李世民以赵恭存为例强调忠诚。李恪主动请缨赎回被俘军民，表现出胆识。李恪拒绝阿史那云邀请，回京后李世民对其表现满意。李承乾努力固宠，李世民赞赏他的尽责并委以重任。第11集揭示了李世民为北伐准备的秘密粮仓，李承乾希望通过立功证明自己。
粮荒事件中，常胜挪粮救急，李世民察觉问题，虽怒但理解李承乾的意图。长孙无忌为李承乾辩护，李世民决定宽容。常胜的真相曝光，李世民欲处死孙达，李恪对此不满。李世民担忧李承乾的治国能力，启用张玄素教他。太子与慕一宽的感情加深，独孤谋决定从军。李世民计划组建飞虎军，侯君集拒绝，李恪通过竞争促使侯君集行动。李承乾治军无方，飞虎军事件后，侯君集接管了飞虎军。
李世民借建离宫隐藏军饷，张玄素助李承乾追求海棠，引发争议。侯君集被疑贪污，魏征建议调查。迟德立牵涉其中，侯君集驱赶他。李恪得知真相，魏征欲查实。李恪被贬，迟德立自杀，李世民揭露侯君集的阴谋。
侯君集承认贪污并训练新军，李世民欣慰，李恪被贬，阿史那云揭示真相。海棠的困境中，李恪威胁并霸占她，海棠心事重重。草原干旱，夷男发誓复仇。李世民秘密会盟，以东巡为名前往云中。马邑被围，李恪请求发兵，房玄龄建议声东击西。李世民成功突围，突利感动，同意迎娶安康。
皇后召回李佑，李恪发现李泰有野心。突利设宴，慕一宽牺牲。马邑陷落后，李承乾悲痛，李恪指责救援不力。房玄龄反驳逼宫言论，侯君集欲捉拿李泰。面对侯君集的威胁，皇后安抚局势，李承乾计划利用李承乾夺位，最终李世民发现大军北上，心生猜忌。
李承乾误解恒连，得知真相后痛心。李世民调整将领，晋升李世绩。魏征审案，海棠揽罪。李绩暗助海棠见李承乾，海棠决定保侯君集。唐军粮道受袭，窦乂智取。房玄龄康复，李世民宽待太子。李承乾病情加重，李世民态度转变。李世民发现饥民中的阴谋，设计诱敌，成功瓦解威胁。
故事继续发展，涉及更多的军事行动、权力斗争和宫廷矛盾，直至李世民去世，李治接任，继续推行贞观路线。各集剧情紧密相连，展现了唐朝初期复杂多变的政治斗争。
《贞观长歌》由峨眉电影制片厂、中央电视台、中外名人文化产业集团、北京锦绣江山影视文化传播有限公司联手打造的八十二集电视连续剧《贞观长歌》（上下部）已于制作完成。该剧虽然是属于戏说剧的范畴，也与《传奇皇帝朱元璋》那样故事和人物服饰过于离奇和虚构得过于不合乎常理，但是看起来还是很富有艺术感，情节生动感人，深刻褒扬了华夏胄裔坚毅进取、自强不息的民族精神，形象展示了中华民族宽容良善、敦睦仁厚的传统和广阔胸怀。
