至唐宣宗、唐昭宗时期，唐王朝内有宦官专权，外有藩镇勾结，政坛动荡、危机四伏，凌烟阁功臣图绘逐渐变得密集且泛滥。
大中二年七月，唐宣宗将李岘、戴胄、马周、褚遂良等三十七人图绘于凌烟阁。光化三年，孙德昭赐名李继昭、董从实赐名李彦弼、孙承诲等人因诛杀宦官刘季述立功，获图形凌烟阁之赏。天佑元年，中书门下上奏称长安凌烟阁所绘皆为唐初功臣，建议于东都洛阳另建凌烟阁，专绘梁王朱全忠，该阁后被赐名“天佑旌功之阁”。
两宋帝王多效法唐代凌烟阁功臣图绘之制，以图绘功臣达成特定政治目的。北宋治平元年，宋英宗将宋仁宗朝七十二位文武大臣画像图绘于景灵宫孝严殿，意在以功臣典范提升当世及后世的道德水准。此后，宋神宗、宋哲宗相继于景灵宫为功臣画像；北宋末期，宋徽宗又在显谟阁增补功臣画像，这几次图绘活动虽目的各异，但均服务于政治需求。
宋室南渡定都临安后，重建景灵宫，仍延续将功臣画像图绘于内的传统。“靖康之难”后，宗庙祭祀成为维系宗族团结、凝聚人心的精神纽带。因北宋景灵宫本就兼具供奉帝后神御与配享功臣画像的功能，此次重建既为北宋诸帝后、功臣提供了安置之所，也成为赵氏子孙寄托江山之悲与故国之思的载体。
宝庆元年，宋理宗下令修建昭勋崇德阁，将其定为专属“功臣阁”。次年三月二十三日，在北宋十六位功臣的基础上，增补八位功臣，共二十四人画像图绘于阁内。
凌烟阁位于唐代长安西内三清殿侧，其阁内布局以“隔”为核心建筑构件划分展示空间，“隔”疑似展板式或屏风式墙体，尺度较大，用于区分功臣等级并适配画像展示需求。文献记载对“隔”的数量存在“中隔”与“三隔”之争，依据《五代会要》《南部新书》等史料，凌烟阁内设中隔，部分记载提及三层“隔”，划分出内、中、外三个既独立又关联的展示空间，外“隔”或沿内墙设计，“隔”间预留可供走动观览的路线。
阁内画像统一面朝北方，中隔的北面绘制功高宰辅画像，南面绘制功高诸侯王画像，外层“隔”上则依次绘制其他功臣画像并题写像赞。关于“隔”的朝向安排，推测凌烟阁为坐南朝北建筑，北门为正门，画像朝北设计或意在体现臣属之礼，亦有观点认为与朝向三清殿表达恭敬相关，但三清殿具体位置争议尚存，政治层面的北面称臣意图更为直接。此外，凌烟阁内墙四周或绘制唐太宗御马图，与功臣画像共同构成阁内展示内容。
唐代吕温评：唐莒公、刘渝公之伦，探元符，建帝图，首戴神尧，举晋阳而活天下。此则大禹之拯溺也。魏郑公以致君为己任，谏若不及，謇謇左右，秉心宣猷。此则咎繇之飏言也。虞永兴??合群儒，旁求百代，明备王礼，克谐帝乐，使我大国焕乎其有文章。此则夷??之制作也。长孙、赵公举大义，除二凶，安宗庙，定社稷，以振我丕赫无疆之休。此则周公之匡救也。英、卫受天勇智，雄武佐圣，鼓行海内，麾定四方。此则太公之膺扬也。房、杜玄机朗识，并运帷幄，神发响效，谟成天功。此则萧何之指踪也，子房之决胜也。尉迟、秦、程，刚毅木讷，气镇三军，力崩大敌，匹马孤剑，为王前驱。此则吴汉之朴忠，贾复之雄勇也。其余皆榱栋殊材，黼黻异制，俦诸古烈，罔有惭德。
二十四功臣画于凌烟阁衍生出一系列典故。标凌烟，指朝廷对功勋卓越者加以表彰、纪念。清李渔《吴太翁挽歌》：“仪容但未图麟阁，姓字胡不标凌烟。”功画凌烟，表示建立了卓越功勋，名垂青史。宋韩元吉《水龙吟·寿辛侍郎》词：“明年看取，锋旗南下，六骡西走。功画凌烟，万钉宝带，百壶清酒。”上凌烟，言其功劳极大。宋黄庭坚《满庭芳·茶》词：“方圭圆璧，万里名动京关。碎身粉骨，功合上凌烟。”
唐代，凌烟阁已成为士人建功立业、光宗耀祖、名垂青史的精神象征与价值标杆。
盛唐诗人李贺《南园十三首·其五》有云：“男儿何不带吴钩，收取关山五十州。请君暂上凌烟阁，若个书生万户侯！”杨巨源《薛司空自青州归朝》一诗写道：“天眷君陈久在东，归朝人看大司空。黄河岸畔长无事，沧海东边独有功。已变畏途成雅俗，仍过旧里揖秋风。一门累叶凌烟阁，次第仪形汉上公。”白居易《题旧写真图》中提及：“形骸属日月，老去何足惊。所恨凌烟阁，不得画功名。”刘公兴《望凌烟阁》一诗描绘了凌烟阁的宏伟景象：“画阁凌虚构，遥瞻在九天。丹楹崇壮丽，素壁绘勋贤。霭霭浮元气，亭亭出瑞烟。近看分百辟，远揖误群仙。图列青云外，仪刑紫禁前。望中空霁景，骧首几留连。”杜甫《丹青引赠曹将军霸》中有“凌烟功臣少颜色，将军下笔开生面”之句，其《秋野》第五首亦云：“身许麒麟画，年衰鸳鸯群。”
《全唐诗》收录的《赠远》一诗中有“莫劳雁足传书信，愿向凌烟阁上看”之语。宋代黄庭坚在词《鼓笛慢·黔首曹伯达供备生日》中写道：“封侯万里，写凌烟像。”《古今小说·临安里钱婆留发迹》记载：“他平名上凌云阁，岂羡当时万户侯。”京剧《岳母刺字》中，岳飞所唱“西皮快板”有云：“精忠报国永不忘，落得个凌烟阁上万载名扬。”
北宋游师雄题诗碑，陕西麟游县博物馆藏有宋刻唐代凌烟阁功臣赞像及宋人游师雄题诗碑石，二者同刻于大理石质碑石之上，碑石高六十厘米、宽四十五厘米。
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