仁寿二年（602）八月，独孤皇后去世，文帝摆脱了皇后的约束，开始宠幸宣华夫人和容华夫人。由于过度放纵，文帝的身体每况愈下。此时的杨广也逐渐撕去了伪装，显露出他欲夺帝位的勃勃野心。
独孤皇后去世不到两年，文帝就感到自己的体力和精力都难以处理政务了。仁寿四年（604）正月，他决定离开京师到仁寿宫去休养一段时间。文帝本以为换换环境调养调养，身体就会好起来，哪知道到仁寿宫没多久竟一病不起。到了七月，文帝自知将不久于人世，于是招来太子杨广交代后事。
杨广来到文帝的病榻前，假惺惺地嘘寒问暖。他看到文帝确实已经病入膏肓，不由得心花怒放，他日夜盼望的那一天终于要来到了。杨广强抑内心的喜悦，退出文帝的寝室。然而转念之间，他忽然想到了杨勇。杨勇虽然已经被废很多年了，但他在大臣们中的威望尚在，如果有人利用这个机会拥戴杨勇怎么办呢？同时汉王杨谅在外握有兵权，他会不会起兵造反呢？杨广急忙给杨素写了一封信，问他皇上一旦归天后，如何应付这些突发事件。杨素见信后，立即给杨广回了信，告诉他可能发生的事情及应对措施，然后派人送了回来。可这封信不知怎么搞的，没有送到杨广手里，而是送到了文帝的手中。文帝看罢信，非常寒心，但却又感到十分的无奈。
如果说这封信只是令文帝对杨广的为人感到失望，那么接下来发生的事则使文帝彻底清醒了。
杨广一直垂涎于文帝的宠妃宣华夫人，此时文帝病危，宣华夫人近在咫尺，杨广已经急不可耐了。这天凌晨，天刚蒙蒙亮，在文帝寝殿伺候了一夜的宣华夫人回自己的寝殿更衣，杨广见只有宣华夫人一人，便溜进其寝殿，欲行非礼。宣华夫人拼死抗争，逃回文帝的寝殿告知其事。气得半死的文帝马上招来兵部尚书柳述和黄门侍郎元岩，让他们赶快去找来杨勇，并把他要废杨广、重立杨勇为太子的心意告诉了他们。二人遵圣命，起草好诏书，依照惯例交给杨素签字、执行。早已和杨广勾结在一起的杨素手拿诏书急急忙忙找来杨广，二人经过紧急密谋，决定马上采取行动。
他们先是假传圣旨，诬陷柳述和元岩谋反，将二人抓了起来。接着他又伪造文帝诏书，以保护文帝为名调来士兵围住仁寿宫，彻底断绝了仁寿宫与外界的联系。文帝的两个宠妃和宫女也被杨广赶到了其他房间，整个仁寿宫笼罩在一片恐怖气氛之中。当夜，文帝暴亡。
文帝一死，杨广旋即霸占了宣华夫人和容华夫人。而后，又谎称文帝遗诏，赐杨勇死。后来，杨勇的儿子也被全部杀死，柳述被流放，元岩被杀害。
文帝死后，杨广登基，他就是历史上著名的暴君隋炀帝，此后，他把隋朝带入了一个动荡的年代。
两个大工程
隋炀帝登上皇帝的宝座后，一反往日之状，马上开始了穷奢极欲、纵情声色的腐化生活。为了加强对全国政治上的控制，并且使江南地区的物资能够更方便地运到北方来，同时也为了满足个人的享乐，他办了两件大事：一是营建东都洛阳，二是开凿京杭大运河。
大业元年（605）的春天，隋炀帝命尚书令杨素领营东京大监，纳言杨达、将作大匠宇文恺为副监，于洛阳旧城西十八里处另建新城，称为东都。为了修建这座都城，每月征发丁夫两百万人，星夜赶修，仅用了十个月就建成了。
新营建的东都分为宫城、皇城和外郭城，洛水横贯城中。方圆有七十三里多。隋炀帝把旧城的居民和各地的富商大贾，迁到那里居住，他自己也常住洛阳，洛阳便成了政治、经济的中心。
又在洛阳城西修建显仁宫和西苑，征发大江以南、五岭以北的奇材异石、嘉木异草、珍禽奇兽，输送洛阳充实其中。显仁宫南接皂涧，跨洛滨，周围十余里。西苑周围两百里。苑内有称海的人工湖，海上造蓬莱、方丈、瀛洲三神山（岛），高出水面百余尺，台观殿阁，分布其间，掩映生姿，穷极华丽。隋炀帝最喜乘月夜携宫女数千，跨马来游，往往弦歌达旦。
洛阳地处中原，交通便利，在洛阳建都客观上有利于巩固隋政权对全国的控制。但是也反映了炀帝的好大喜功，穷奢极欲。
隋炀帝兴建的又一巨大工程是大运河。这条运河以洛阳为中心，分为四段：
第一段是通济渠。大业元年（605），发河南诸郡男女百余万，开通济渠。从洛阳的西苑（谷、洛二水相汇处）引谷（涧水）、洛水入黄河，从板渚（今河南成皋东北）引黄河水入汴；又从大梁（今河南开封）东，引汴水以达淮河，至于山阳（今江苏淮安）。这段河道主要是就旧有的浪荡渠（又名鸿沟，在成皋附近）及其下游的汴河加以疏浚而成。
第二段是山阳渎。从山阳起，利用春秋时吴王夫差所开的邗沟故道，加以疏浚扩大，引淮水至扬子（今江苏仪征东南）入长江，全渠广四十步，两旁均筑御道，种柳树。沿途多置离宫别馆，在扬州建有江都宫。
第三段是永济渠。大业四年（608），又发河北军民一百余万人开挖永济渠，引沁水南至黄河，又连接卫河北通涿郡（治蓟，今北京西南郊）。
第四段是江南运河。大业六年（610），又开江南运河。从京口（今江苏镇江）引江水到余杭（今浙江杭州），入于钱塘江。全长八百余里，广十余丈。
在短短的六年中，以洛阳为中心，北起涿郡，南至余杭，长达四千八百多里的大运河开通了。大运河是世界上最长的运河，它沟通了海河、黄河、淮河、长江、钱塘江五大水系，成为南北交通的大动脉，对后来中国经济、文化的发展起了重大的作用。
客观地讲，营建东都和开凿运河都是于国家有利的事情，尤其是大运河的开凿更是遗惠千载。问题在于炀帝的好大喜功，急功近利，毫无节制地使用民力，给人民带来了深重的灾难。以大业四年（608）开凿永济渠为例，役使民工百余万，男丁不够用便将女人也纳入到开河大军之中。而那些唯恐不能完成使命祸及己身的各级大小官吏们动辄对开河民工进行毒打，使得“役丁死者什四五”，以至于负责挖掘工程的相关部门运送尸体的车辆“东到城皋，北至河阳，相望于道”。不堪重负的人们纷纷奋起反抗，起义的烽火燃遍了全国各地，这是隋朝二世而亡的一个重要原因。对此前人早有认识，唐代诗人皮日休说：“尽道隋亡为此河，至今千里赖通波。若无水殿龙舟事，共禹论功不较多。”
巡游无度
隋炀帝在历史上是一个以巡游无度著称的皇帝，那时，他实行东西两京制度，不过他在位十四年，居住在长安（今陕西西安）和东都洛阳的时间加在一起不过五年，他把绝大部分时间都用在了巡游上。炀帝在位十四年间，曾经七次出巡，其中三次北巡，一次西巡，三次南下江都。
大业三年（607）四月二日隋炀帝发布诏书要北巡。这次仍然从长安出发，向北到达榆林郡（今内蒙古托克托南）。他让随行各军武装部队耀武扬威而行，又营造大帐篷，帐内可容数千人，并宴请诸部落及其酋长，胡人无不惊骇，纷纷献上贡品。七月的一天，隋炀帝忽然起了要修长城的念头，而且他要求的工期竟然只有二十天，民工的苦可想而知了，一半以上的人都死在了长城脚下。随后隋炀帝又沿着金河前进，浩浩荡荡的队伍千里不绝，途中还建造了可移动的、由许多部分拼接的宫殿，一路上胡人远接高迎，十分恭敬。九月二十三日隋炀帝结束第一次北巡，回到东都。
刚刚歇了半年，隋炀帝又坐不住了。大业四年（608）三月二十日，隋炀帝游兴又起，开始了第二次北巡。这次出巡又翻新了车驾形制，不仅可供宿营，而且还能御敌，能自动发箭，还能报警，十分先进。隋炀帝从五原（今内蒙古五原县西南黄河北岸）出塞，巡视长城，期间又征发了二十余万人修造了自榆谷向东的长城。祭祀北岳恒山后，隋炀帝返回东都。
在隋炀帝即位初期，吐谷浑（鲜卑慕容氏一支）侵袭隋朝边境，虽然在隋文帝时曾打败过它，又以和亲保持友好关系，但因为隋朝商业扩张及扩张之后的垄断，损坏了吐谷浑等少数民族作为中间人的利益，所以吐谷浑联合党项羌多次对张掖这个西域与隋朝的贸易中心进行骚扰、抢劫。而朝廷中的大臣则反复向隋炀帝灌输西域的珠宝和丝绸贸易的重要性，西域各国朝贡所献上的物品，更增加了隋炀帝的贪欲。于是隋炀帝对西域的渴望越来越强，这种渴望促使他下定决心亲自西巡，消灭吐谷浑打通丝绸之路。大业五年（609）三月二日，隋炀帝离开长安开始西巡。对吐谷浑的战争最终以隋朝胜利结束。隋炀帝到达张掖后大事张扬，显示了隋朝的威仪，西域各国纷纷朝见，后又设四郡使青海大部分地区置于中央管辖范围内，扫清了中国与西域进行经济文化交流的障碍。
如果说西巡和北巡除了炫耀以外，多少还带有巩固国防的意味，而巡游江都（今江苏扬州）则完全是为了游山玩水了。隋炀帝对江南有着特殊的感情，在位时期曾三次出巡江都。隋炀帝登基前当了多年的扬州大总管，南朝的奢靡之风不断地熏染着他，这也正是隋朝在他手中走向衰败的根源所在。
大业元年（605）三月，隋炀帝开始准备首次南巡。他征召民工修造了上万艘各类船只，规模之大、场面之豪华足以满足他的虚荣心。但隋炀帝的花招总是层出不穷，在江都住了半年，准备回洛阳了，可他又不想走水路，要改走陆路了。不过，这可不是他突发奇想，而是在来江都之前就决定了。他命人按照各朝的图书古籍，制造舆服羽仪。所谓羽仪，就是用大量的鸟兽骨角、羽毛制成的仪仗。为了这个仪仗，十万余人四处搜捕，水陆鸟兽捕杀殆尽，耗资竟以亿计。大业二年（606）三月十六日，隋炀帝随同这个长达二十余里的羽仪，离开江都，回转洛阳。
路途上的奢侈、豪华更激发了隋炀帝的享受欲望，他开始对江都的居住条件提出不满。大业五年（609）隋炀帝派江都丞王世充修建江都宫。一年后，江都宫建成，隋炀帝再巡江都。隋炀帝至扬子江垂钓，并宴请百官，后结束南巡，乘龙舟北上涿郡准备讨伐高丽。
大业七年至十五年，隋炀帝对高丽连续发动了三次大规模的进攻，但最终都以失败告终。大业十一年（615）五月，隋炀帝到距离长城不到百里的汾阳宫避暑，并向北巡视。那时隋朝与突厥的关系已极为紧张，但隋炀帝却一直以为自己以前的那次北巡已使突厥人慑服，所以这次又大摇大摆地来了，结果被突厥人包围在雁门（今山西代县），差点丢了性命。
征伐高丽和雁门之险使隋炀帝疲惫不堪，于是他又想起了江都美景，决定第三次去江都游玩。但那时隋朝政权已摇摇欲坠，各地起义风起云涌，大臣们冒死进谏，阻止他巡游江都，西还长安，却都被斩首。大业十二年（616），隋炀帝再造数千艘大船，奔江都去了。但他无论如何也想不到，他一生迷恋的江都竟是他的葬身之地。两年后，他在江都被杀，隋朝灭亡。
隋炀帝数次巡游，动用了大量的人力、物力，为了满足自己的虚荣心，为了满足自己永无止境的欲望，置百姓的死活于不顾，他的每一次巡游都是踩在百姓的累累白骨上行进的。
三伐高丽
高丽原名叫高句丽，建都平壤，在东晋十六国时，辽东为高丽所侵占。杨坚建立隋王朝后，统一了全国。形势日趋稳定，国家日益富强。这样一个强大而又统一的王朝势必对高丽产生巨大的影响。高丽王已明显感觉到了来自隋的威胁，于是一方面仿照小国生存法则，遣使入朝称臣纳贡；另—方面，积极扩军备战，派军队经常骚扰隋的边境，以试探隋的反应。隋开皇十八年（598），高丽王高元联合少数民族进攻辽西，被营州总管韦冲击退。隋文帝见高丽如此猖獗，随即又派汉王杨谅统领30万大军，水陆并进，征伐高丽。但隋军行至辽水时，由于连降大雨，军中爆发疫病，士卒死者伤者无数，未及打仗已狼狈不堪。恰巧高元一见隋大军将至，吓得上表投降，隋文帝于是顺势退兵了。此后，高丽王每年都要向隋朝纳贡。
隋炀帝继位后，凭借国力的强盛，对于他来说，高丽必须像突厥、高昌、吐谷浑等部落一样臣服于隋并经常遣使入贡。大业三年（607）隋炀帝北巡时，在突厥启民可汗帐内见到了高丽使者，这一见，不禁使他想起了当年文帝师出无功之事，所以当即要使者转告高丽王高元，要他亲自到都城来。而高元对此竟不予理睬，这可大大挫伤了隋炀帝的自尊心，为了杀一儆百，隋炀帝决定大举征伐高丽。
第一次讨伐高丽，隋炀帝是做了充足的准备的。他首先吸取文帝伐高丽失败的教训，征民夫百万开挖了一条北至涿郡（今河北涿州市）的永济渠，并在黄河以北设置征兵站，为粮草、军械、战船、军队找到了囤积之所，正是‘人马未动，粮草先行”。大业七年（611），隋炀帝开始赶造战船，工匠们没日没夜地站在水中，丝毫不敢停闲，从腰以下，被水泡得都生了蛆，近一半的人就这样死在了水中。这边在造船，河南、淮南、江南等地的百姓则在赶制军车五万辆，然后还要让百姓们自备车、船把军粮器械运到辽东前线。大业八年（612）正月，开始首次北伐。炀帝亲率大军113万，号称200万，浩浩荡荡开赴前线。军队前进到辽水，高丽军队退居城池内坚决抵抗。高丽在城内暗设伏兵后，假装战败引隋军入城，水路将领来护儿果然中计，被高丽军打得大败，所率四万精兵，只有几千人生还。在水军进攻失败后，隋炀帝并没有吸取教训，又派陆军宇文述、于仲文率领九路大军进攻平壤，在鸭绿江边高丽大臣乙支文德诈降，探看隋军虚实，并用拖延战术使隋军疲惫。隋军将领因不敢擅自行动，加上士兵疲惫，缺少粮草，不得已退兵。结果渡江时遭到高丽兵突袭，几乎全军覆没。退还鸭绿江时，宇文述、于仲文统领的三十余万官兵，只剩下不到三千人，兵器物资丧失殆尽。隋炀帝不得不退兵，第一次征伐高丽便以惨败告终。
隋炀帝不甘心失败，同年八月，他下令把全国四大粮仓的粮食调集到望海顿（今辽宁锦县东南），为第二次进攻高丽作准备。大业九年（613）正月，隋炀帝不听劝阻，发动第二次进攻高丽的战争。四月，隋炀帝渡过辽河，亲自到前线督战。在野战中数万高丽兵被一千隋军打败，高丽兵再度退入城内固守。就在辽东城马上就要攻破时，后方传来了礼部尚书杨玄感起兵叛乱的消息。隋炀帝闻讯，不得不丢下全部的军械物资仓促从辽东撤军。由于撤退突然，造成全军混乱，高丽尾随截杀，隋军大败。第二次进攻高丽又告失败。