李存勖侍侧，并河东军监使、宦官张承业；幼弟即内外都制置管内、蕃汉都知马使、振武节度使李克宁托孤，曰：“以亚子（李存勖）属公等。”然后命左右取矢三支赐儿子曰：“梁，吾仇也；燕王吾所立，契丹与吾约为兄弟，而皆背晋以归梁，此三者，吾遗恨也。与尔三矢，尔其无忘乃父之志。”李存勖泣拜受之。
唐天祐五年（公元908年）二月二十四李克用油灯耗尽，崩，五十二岁。李存勖呦哭告于叔父克宁曰：“儿年孤稚，未通庶政，虽有先王之命，恐不足以当大事。叔父勋德俱高，先王尝任以政矣，敢以军府烦季父，以待儿之有立。”
李存勖时年二十有四。
李克用破孟方立于邢州，还军上党，置酒三垂岗，伶人奏《百年歌》，声甚悲，座上皆凄怆，时存勖在侧，方五岁，李克用概然捋须指而笑曰：“吾行老矣，此奇儿也，后二十年，其能代我战于此乎！”存勖十一岁，从李克用破王行瑜，遣献捷于京师，唐昭宗异其状貌，赐于珍宝翡翠，抚其后背曰：“儿有奇表，后当富贵，无忘予家。”李存勖长善骑射，胆勇过人，稍习《春秋》，通大义，尤喜歌舞音声，深恋俳优之戏。
李克宁见亚子忸怩大任，正色告曰：“吾兄之命，以儿属我，谁敢易之！”土台北面跪拜，口中称臣，众人见太保叔父伏地，遂付其后跪拜于地，皆三呼大王万岁，李存勖安然就位晋王。