与此同时，赵炅自身亦常自述，青年时期曾追随父兄征战沙场，亲身参与淮南之战，于阵前奋勇杀敌，射杀无数南唐士卒，屡立战功；此后又随军北上，参与后周攻辽、收复河北边境的战事，积累了实打实的战场阅历与军事经验。
但后世史学界对此多存争议，诸多学者考证辨析后认为：正史所载、或是赵炅本人自述的后周时期文武兼备、战功卓著的履历，可信度极低，大概率是其登基之后，为美化自身早年形象、补强继位合法性，授意史官润色修饰、刻意拔高的结果。褪去史书中的粉饰之词，青年赵炅真正确凿、无可争议的特质，便是深耕文墨、多才多艺，精通经史、涉猎广博，兼具文人胸襟与政治敏感度，这也成为他日后制衡朝堂、驾驭文臣的核心资本。
显德七年（960年）正月初三，后周恭帝柴宗训年幼即位、主少国疑，朝野人心浮动。北境传来急报，称契丹大军联合北汉南下犯边，朝廷急命殿前都点检赵匡胤率领禁军主力北上御敌。大军出京次日，举世闻名的陈桥兵变骤然爆发，全军将士拥立赵匡胤称帝。赵匡胤顺势回师开封，兵不血刃接管后周政权，终结五代乱世乱象，建立大宋王朝。
而在这场奠定三百年大宋基业的关键兵变中，赵炅当时的行踪与作为，史书留存两种截然相悖的记载，成为宋初一大历史疑案。第一种说法广为流传：兵变之时，赵炅随军同行，全程深度参与密谋筹划，是拥立兄长称帝的核心功臣之一。大军回师开封、即将入城之际，五代军队入城劫掠、屠戮朝臣百姓已成惯例，赵炅心系城中安危，毅然拦停赵匡胤的马驾，恳切劝谏兄长严明军纪、禁止劫掠，保全开封全城百姓与官民财物。赵匡胤深以为然，严令三军秋毫无犯，最终平稳接管京城。后世史家认为，此举不仅保全了汴京生机、稳定了局势，更让赵匡胤心生感念，悄然埋下了日后传位于弟的念头。
而第二种记载则截然不同、更为平实：陈桥兵变发生时，赵炅并未随军出征，而是留守开封府邸，侍奉母亲杜太后、安稳家族后方。直至兵变成功、大宋建立的消息传回京城，他才欣喜不已，率众出门迎接新朝政令。两种史料真伪难辨，却也侧面印证了赵炅在宋初开国阶段，地位特殊、备受重视。
大宋开国定鼎之后，赵匡胤论功行赏、分封宗亲，赵炅凭借皇弟身份与开国从龙之功，即刻被授为殿前都虞候、领睦州防御使。为避太祖名讳，他由原名赵匡义，正式改名为赵光义，开启了全新的政治生涯。
建隆元年（960年），新生的大宋
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