朝命的雄武軍使張仲武，成功平定了盧龍軍亂。昭義節度使劉從諫病死，其侄劉稹意圖割據，不聽朝旨，李炎與李德裕力排眾議，派兵征討，成功平叛。
回鶻南侵，盧龍節度使張仲武奉詔討擊，大破回鶻軍，殺戮收擒近九萬人，又派兵趁勝進入契丹、奚兩部，殺回鶻監使，從而恢復了唐王朝對兩個部落民族的管轄。唐廷發兵三路，北伐回鶻，石雄大敗回鶻於殺胡山，烏介可汗負傷，遠遁西域。此後，唐北部邊境安定三十餘年，黠戛斯也向唐稱臣。
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鑑於佛教勢力的膨脹，及李炎寵信的道士趙歸真、劉元靖等人的勸說，李炎下詔拆毀佛寺，令僧尼二十六萬餘人還俗，沒收奴婢十五萬人及大量寺院土地。由於毀佛成功，從而擴大了唐朝政府的稅源，鞏固了中央集權，但在拆毀寺院的過程中，經濟損失也不小。特別是不久之後唐懿宗復法，使政府損失更大，難以估量。除了開源，還要節流，李德裕大刀闊斧地裁撤冗官，一下裁掉官吏兩千多人，大大縮減了有關開支，這段唐朝中後期較為平穩的一段時間，被史學家稱為「會昌中興」。
李炎長期服食長生丹藥，性格愈加急躁，喜怒失常，召李德裕詢問朝外之事，李德裕回答：「陛下的嚴厲決斷讓人們難以猜測，朝外之人感到很驚恐。以前賊寇叛逆專橫暴虐，當然應該用嚴厲的威邢來制服他們；但如今天下既已平定，希望您能以寬容理政，如能使犯罪的人服罪無怨言，為善的人不感到驚恐，那就能稱得上寬容了。」自此年秋冬以來，李炎開始患病，但道士聲稱這是成仙前的「換骨」。李炎隱瞞患病之事，外臣只是奇怪他很少進行遊獵，宰相入朝奏事也不敢停留太久，又下詔停罷第二年元旦的大朝會。
鑑於党項部落屢次擾邊，李炎任命夏州節度使米暨為東北道招討党項使，派兵征討。久病未愈的李炎認為漢朝屬火德，光武帝劉秀因而改洛陽的「洛」為「雒」，唐屬土德，不可以王氣勝過君主之名，於是正式下詔改名為李炎。而自正月十三日起，李炎就不再上朝視事，宰相求見，也不獲允許。朝廷內外都深感憂懼。
不久後，李炎的病情迅速惡化，以至十來天說不出話來，李炎在長安大明宮崩駕崩，年僅三十三歲。由左神策軍護軍中尉馬元贄等擁立的光王李忱即位，是為唐宣宗。李炎成為唐朝自太宗、憲宗、穆宗之後，又一位因為服食仙丹妙藥而死的皇帝，獲諡號為至道昭肅孝皇帝，廟號武宗，葬於京兆府三原縣的端陵。
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