趙光義本名趙匡義，後因避其兄宋太祖諱改名趙光義，在其兄弟中，除去早夭者，他排行居中，比太祖小12歲，比秦王趙廷美大8歲。按照封建王朝的嫡長子繼承製度，趙光義根本是與大宋皇位無緣的，但最後卻是他繼承了他哥哥的遺產。那麼趙光義是怎樣當上皇帝的呢？
976年十月十九日的一晚，年僅50歲的宋太祖趙匡胤忽然駕崩，二十一日，晉王趙匡義即位，這就是太宗。太祖英年而逝，太宗繼位又不合情理，於是引出一段千古之謎。十九日夜，大雪飛揚，太祖命人召時任開封府尹的晉王光義入宮。光義入宮後，太祖屏退左右，與光義酌酒對飲，商議國家大事。室外的宮女和宦官在燭影搖晃中，遠遠地看到光義時而離席，擺手後退，似在躲避和謝絕什麼，又見太祖手持玉斧戳地，「嚓嚓」斧聲清晰可聞。與此同時，這些宮女和宦官還聽到太祖大聲喊：「好為之，好為之。」兩人飲酒至深夜，光義便告辭出來，太祖解衣就寢。
然而，到了凌晨，太祖就駕崩了。得知太祖去世，宋皇后立即命宦官王繼恩去召皇子德芳入宮。然而，王繼恩卻去開封府請光義，而光義也早已安排精於醫術的心腹程德玄在開封府門外等候。程德玄宣稱前夜二鼓時分，有人喚他出來，說是晉王召見，然他出門一看並無人，因擔心晉王有病，便前來探視。二人叩門入府去見光義，光義得知召見，卻滿臉訝異，猶豫不肯前往，還說他應當與家人商議一下。王繼恩催促說：「時間久了，恐怕被別人搶先了。」三人便冒著風雪趕往宮中。到皇宮殿外時，王繼恩請光義在外稍候，自己去通報，程德玄卻主張直接進去，不用等候，便與光義闖入殿內。
宋皇后得知王繼恩回來，便問：「德芳來了嗎？」王繼恩卻說：「晉王到了。」宋皇后一見光義，滿臉愕然，但她位主中宮，亦曉政事，心知不妙，便哭喊道：「我們母子性命都托付於官家了。」官家是對皇帝的稱呼，她這樣喊匡義，就是承認匡義做皇帝了，趙匡義也傷心流淚說：「共保富貴，不用擔心。」於是，趙匡義便登極為帝。太祖之死，蹊蹺離奇，但太宗搶在德芳之前登基卻是事實，太宗的繼位也就留下了許多令人不解的疑團，因此，歷來便有太宗毒死太祖之說。太祖本人身體健康，從他生病到死亡，只有短短兩三天，可知太祖是猝死的，而光義似乎知道太祖的死期，不然他不會讓親信程德玄在府外等候。太祖不明不白地死後，太宗為了顯示其即位的合法性，便拋出了其母杜太后遺命的說法，即所謂的「金匱之盟」。杜太后臨終之際，召趙普入宮記錄遺命，據說當時太祖也在場。杜太后問太祖
宋太宗蹴鞠圖何以能得天下，太祖說是祖宗和太后的恩德與福蔭，太后卻說：「你想錯了，若非周世宗傳位幼子，使得主少國疑，你怎能取得天下？你當吸取教訓，他日帝位先傳光義，光義再傳光美，光美傳於德昭，如此，則國有長君，乃是社稷之幸。」太祖泣拜接受教訓。杜太后便讓趙普將遺命寫為誓書，藏於金匱之中。然而，由於年代久遠，「金匱之盟」的重重迷霧也未能揭開，後人推測是太宗和趙普杜撰出來以掩人耳目的。那麼，到底太祖是否有傳位光義之意呢？
據說太祖每次出征或外出，都讓光義留守都城，而對於軍國大事光義都參與預謀和決策。太祖曾一度想建都洛陽，群臣相諫，太祖不聽，光義親自陳說其中利害，才使得太祖改變主意。光義曾患病，太祖親自去探望，還親手為其燒艾草治病，光義若覺疼痛，太祖便在自己身上試驗以觀藥效，手足情深，頗令人感動。太祖還對人說：「光義龍行虎步，出生時有異象，將來必定是太平天子，福德所至，就連我也比不上。」有人便以此推測太祖是準備將皇位傳給弟弟光義的。但是，這樣的說法難以經得住推敲，無非是後人的臆測而已。姑且不論太宗是否毒殺太祖，是否編造「金匱之盟」，這種兄終弟及的皇位繼承方式與傳統的父子相傳相比，可謂名不正，言不順。