仁寿二年（602年）八月，独孤后病死。当着隋文帝及太监宫女们的面，杨广哭得死去活来，好像非常伤心。但回到自己的私室，饮食言笑和平常一样。
独孤后和隋文帝的感情很好，对他管束得也很严，限制他亲近妃子和宫女。一次，隋文帝见到一个宫女长得很美，就临幸了她。独孤后知道后很生气，趁隋文帝上朝时，把那个宫女杀了。隋文帝闻讯大怒，骑马从后苑跑出，信马由缰，深入山谷二十多里。经高、杨素等大臣扣马苦谏，半夜才返回皇宫。他曾叹息着说：“我贵为天子，而不得自由！”
这回，独孤后死了，没有人管束他了，隋文帝便开始纵情声色。无奈岁月不饶人，六十多岁的隋文帝，终因纵欲过度而病倒了。
仁寿四年（604）四月，隋文帝卧病仁寿宫。七月，病情加重。这时，他才有些后悔，对身边的侍者说：“若是皇后还健在，我不至于此。”
隋文帝自知不起。乃召太子杨广入居大宝殿，随时侍奉。杨广拜见父皇，故作愁容，详问病状，隋文帝略略相告。尚书左仆射杨素、兵部尚书柳述、黄门侍郎元岩等也都入阁侍疾。隋文帝与众臣握手辞决，自言凶多吉少，众臣皆出言相慰。
杨广见父亲病重，料想父亲死期不远，心里十分高兴。他即位心切，就给杨素写信，向他咨询皇帝一旦驾崩，应该注意哪些事情。杨素将注意事项一一写清，封好后吩咐宫女送给太子。
偏偏事有凑巧，那个宫女误将杨素的回信送到隋文帝那里。隋文帝看后大怒，心想自己还没死太子就准备即位登基了，心肠也太狠毒了。一时肝气上冲，喘息异常。当时在旁侍疾的宠妾陈夫人和蔡夫人慌忙上前救护。一阵忙乱过去，隋文帝才渐渐平复原状，悲叹数声，朦眬睡去。半夜醒来时，见两个宠妾仍在旁侍候，隋文帝有些不忍，遂令二人更衣休息。
天色微明，隋文帝正在闭目养神。忽见一人抢入门来，定睛看时，原来是陈夫人。隋文帝见她神色有异，顿生疑窦，忙问原因。陈夫人欲言又止，经隋文帝一再诘问，她不禁泣下，呜呜咽咽地说出“太子无理”四个字。
原来这陈夫人本是南朝陈宣帝之女，生得国色天香，且性情聪慧。陈亡后，被隋文帝纳入后宫。独孤后性情奇妒，后宫罕得进御，唯陈夫人有宠。等到独孤后病逝，陈夫人进位为贵人，专房擅宠，主断内事，六宫无人能比。杨广慕她美貌，早已垂涎三尺。陈夫人今晨出去更衣，被杨广撞见，便欲行奸污。陈夫人极力挣扎，才得免于受辱。
隋文帝听罢，跃然而起，用手捶床道：“畜生怎么能托付大事？独孤误我！”说着，即呼内侍入室，令其速召柳述、元岩。二人奉诏而来，隋文帝一边喘一边说：“快召我儿！”二人将呼太子，隋文帝道：“不是杨广，是杨勇！”
柳述、元岩出阁，找来纸笔，草拟诏书，切磋多时，才写好。他们正要派人去召杨勇，不料外面跑进许多卫士，不由分说，将二人捆绑起来。不一会儿，只见宇文述手执诏书赶到。诏书中说柳述、元岩二人侍疾谋变，图害东宫，应逮捕这二人。两人如同做梦一般，便被关进大狱中，关押起来。
原来，隋文帝令柳述、元岩草拟诏书一事，早已为杨素侦知。他赶忙告诉杨广。杨广闻言大惊，急忙伪造圣旨，逮捕了柳述和元岩。又派心腹刘恕、郭衍率卫士包围仁寿宫，禁止出入。再派心腹张衡入殿问疾，同时密嘱一番。
张衡进入内殿，将陈夫人、蔡夫人和众宫女一律赶出。众人走不多远，就听里面传来隋文帝喊痛之声，一阵高似一阵。过了一会儿，声息皆无。张衡出来报告太子，说是皇上驾崩。杨广率众人入内检视。果然见隋文帝一命呜呼，气息全无，只是双眼圆睁，甚是恐怖。屏风上溅有斑斑血迹，不知为何。杨广派心腹守住殿门，不准妃嫔、内侍等进入。
陈夫人等闻变，顿时失去方寸。晚饭后，杨广派人送来一个小金盒子，赐给陈夫人。陈夫人见了，非常害怕，以为要让她服毒。经来众宫女再三催促，陈夫人才将盒子打开，只见里面有同心结数枚。众宫女见了，都很高兴，说：“这下可以免死了！”陈夫人很生气，不肯拜谢，经众人催逼，才叩头谢恩。当夜，杨广就前来奸污了她。
乙卯这一天，为隋文帝发丧，杨广即皇帝位，是为隋炀帝。不久，他伪造隋文帝遗诏，将杨勇及其十个儿子全部处死。后来，又杀了他的其他弟弟。至于那个为杨广谋杀亲父的张衡，后来也被杨广借故处死。临死前他大声叫道：“我为人做了何等大逆不道的事情，哪能奢望久活人世！”
杨广即位那一年，陈朝的亡国之君陈后主恰好死去。杨广给他拟了一个恶谥叫“炀”。谥法上云：好内远礼曰炀；逆天虐民曰炀。他做梦也没有想到：十四年以后，他被臣下处死，也戴上了他自己制定的“炀帝”的丑名。
杨广登基以后，开通大运河，击败吐谷浑、突厥、高句丽、契丹等国，创设科举制度。为经济文化发展作出了贡献。但他刚愎自用，拒绝进谏，晚年重用奸佞，生活上骄奢残暴，大兴土木，营建东都洛阳，又搜罗大江以南、五岭以北奇材、异石，下令各地贡献草木花果、奇禽异兽，征调大量劳力，给人民带来深重灾难。穷兵黩武，三次远征高句丽，终于导致民不聊生和农民起义爆发。
