鉴于佛教势力的膨胀，及李炎宠信的道士赵归真、刘元靖等人的劝说，李炎下诏拆毁佛寺，令僧尼二十六万余人还俗，没收奴婢十五万人及大量寺院土地。由于毁佛成功，从而扩大了唐朝政府的税源，巩固了中央集权，但在拆毁寺院的过程中，经济损失也不小。特别是不久之后唐懿宗复法，使政府损失更大，难以估量。除了开源，还要节流，李德裕大刀阔斧地裁撤冗官，一下裁掉官吏两千多人，大大缩减了有关开支，这段唐朝中后期较为平稳的一段时间，被史学家称为“会昌中兴”。
李炎长期服食长生丹药，性格愈加急躁，喜怒失常，召李德裕询问朝外之事，李德裕回答：“陛下的严厉决断让人们难以猜测，朝外之人感到很惊恐。以前贼寇叛逆专横暴虐，当然应该用严厉的威邢来制服他们；但如今天下既已平定，希望您能以宽容理政，如能使犯罪的人服罪无怨言，为善的人不感到惊恐，那就能称得上宽容了。”自此年秋冬以来，李炎开始患病，但道士声称这是成仙前的“换骨”。李炎隐瞒患病之事，外臣只是奇怪他很少进行游猎，宰相入朝奏事也不敢停留太久，又下诏停罢第二年元旦的大朝会。
鉴于党项部落屡次扰边，李炎任命夏州节度使米暨为东北道招讨党项使，派兵征讨。久病未愈的李炎认为汉朝属火德，光武帝刘秀因而改洛阳的“洛”为“雒”，唐属土德，不可以王气胜过君主之名，于是正式下诏改名为李炎。而自正月十三日起，李炎就不再上朝视事，宰相求见，也不获允许。朝廷内外都深感忧惧。
不久后，李炎的病情迅速恶化，以至十来天说不出话来，李炎在长安大明宫崩驾崩，年仅三十三岁。由左神策军护军中尉马元贽等拥立的光王李忱即位，是为唐宣宗。李炎成为唐朝自太宗、宪宗、穆宗之后，又一位因为服食仙丹妙药而死的皇帝，获谥号为至道昭肃孝皇帝，庙号武宗，葬于京兆府三原县的端陵。
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