及敬宗遇害，文宗遣返之。
文宗即位任李德裕为检校礼部尚书。大和三年入朝任兵部侍郎，裴度荐为相。李宗闵得宦官助任平章事，惧德裕显用，次月外放为节度使。昔李逢吉排挤德裕，其浙西八年间远朝堂，仍常上疏言事。文宗欲重用李德裕，然其旋被李宗闵贬出朝。郑覃任侍讲时屡荐其才，帝有意起用。后李宗闵荐牛僧孺为相，二人联手将李德裕亲信逐出京城。大和四年帝任李德裕为剑南西川节度使。裴度曾提携李宗闵，然李宗闵因忌其荐李德裕，反罢裴度相位。牛、李掌大权。
西川因蛮寇劫掠及治理不善，民生凋敝。李德裕赴任后整饬关防，强化武备。李德裕任西川节度使时，吐蕃维州守将悉怛谋请降。李德裕初疑诈降，后发兵驻守并奏报朝廷。宰相牛僧孺以与吐蕃新盟为由反对，帝诏令遣返降将，悉怛谋终遭酷刑。
李德裕治理地方政绩卓著，在蜀期间边防稳固、民生恢复。监军王践言入朝进言遣返降将事不利招降，帝悔而召李德裕任兵部尚书，罢牛僧孺相位。大和七年李德裕接替李宗闵任中书侍郎、集贤大学士。
十二月文宗病重失语，次年召见群臣。宰相问疾，文宗叹缺良医，王守澄荐郑注医治好转。王又荐李训，帝欲任其为谏官。李德裕谏：“训乃奸邪小人，恶名昭著，不宜近圣“文宗答：“人有过可改，不忍负李逢吉所托“李德裕坚持：“训性不改“帝终命训任四门助教。郑注入朝，李训与其不满李德裕，召回李宗闵任相取代。李德裕改任兴元节度使，辞行时表露留朝意愿，改授兵部尚书。李宗闵奏请不宜改命，遂改任李德裕为检校尚书左仆射兼节度使。
李德裕赴任后，王璠、李汉诬其勾结漳王谋逆。大和九年文宗召众臣议，王璠激烈构陷，路随力辩其诬，事态平息。李德裕改授太子宾客，同月贬为袁州长史。路随因作保受牵连。李德裕被罢相出镇浙西。同年七月李宗闵因救杨虞卿被贬处州。十一月王璠与李训作乱伏诛，文宗醒悟，次年复任其为浙西观察使。李德裕三镇浙西凡十年。
开成二年李德裕任淮南节度使代牛僧孺。牛僧孺交权副使张鹭后返朝。扬州库存八十万钱帛，李德裕到任奏报四十万。牛僧孺举报核查，李德裕以病称受蒙蔽请罪获免，遭王绩弹劾妄奏。李德裕遭诬陷未追责。开成五年武宗即位，召其任同平章事。
会昌元年李德裕兼左仆射。时回鹘溃败南迁求援，天德军使田牟请联兵击之。百官赞同，李德裕力主济粮静观：“回鹘曾助唐，未犯境而伐之不义“。宰相陈夷行主张出
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