回京后不久，一次，德宗抱着7岁的长孙李纯膝头逗乐，问他：“你是谁家的孩子，怎么坐在我的怀里啊？”小小年纪的李纯按照祖、父、子的顺序答道：“我是第三天子。”这句话既合情理又出人意料，德宗闻言非常诧异，从此也对这个长孙刮目相看。贞元四年（公元788年）六月，11岁的李纯被封为广陵郡王。
李纯少年时期，就很有大志。他经常翻阅历朝实录，每次读到贞观之治、开元盛世的故事，就倾慕不已。他决心以祖上明君为榜样，做出一番大业来名留青史。而李纯的祖父德宗、父亲顺宗都有中兴大唐的心愿，可惜德宗执政遇到重重困难后就灰心丧气了，而顺宗自己都疾病缠身，他的改革最终也失败了。顺宗于贞元二十一年（公元805年）正月登基，因中风失语，所以在三月份就立长子李纯为太子。到了八月，顺宗在宦官和藩镇节度使的双重压力下，就令太子监国，几天之后，就禅位给太子，退居为太上皇了。李纯在几个月之间，就实现了由皇子到太子到皇帝的转换。李纯继位，即唐宪宗，时年28岁，改元永贞，第二年改元元和。