徐温晚年时，徐知诰因长年在朝辅政，声望日渐攀升，甚至到了“温虽遥秉大政，而吴人颇已归属于知诰”的地步。严可求与行军副使徐玠等，都多次劝徐温以亲子徐知询代徐知诰执政，徐知询亦有取代徐知诰之意。但徐温因徐知诰素来孝谨，一直没有下定决心，他准备赴广陵劝杨溥称帝，但却在临行前患病，于是让徐知询代己入朝劝进，然后留朝辅政。但徐知询走后不久，徐温便已在金陵病重去世，终年六十六岁。
徐知诰虽一直都在力求摆脱徐温的控制，但当他获悉徐温决定易嗣之时，仍是大为惶恐，准备上表乞罢政事，退而求镇江西。结果就在他上表的前一夜，传来了徐温病逝的消息，徐知询半途折返金陵，主持徐温的后事。徐知诰这才得以继续执政，并以杨溥的名义追封徐温为齐王，赐谥号忠武。
杨溥在徐温死后不久，便按其临终推举称帝，仍以徐知诰在朝辅政，徐知询则承袭了徐温的诸道副都统、镇海宁国节度使、金陵尹等职，掌握了徐温留在金陵的军队，此后一直试图取代徐知诰。徐知诰后将徐知询诱入朝中，悉夺其兵，这才彻底掌控了吴国军政大权。他又效仿徐温旧例，在金陵开设霸府，以长子徐景通留广陵辅政，已经被封为齐王的徐知诰正式在金陵建立齐国，立宗庙、社稷，追尊徐温为太祖武王。
徐知诰自称是唐朝宗室后裔，改国号为唐（南唐），并恢复李姓，改名李昪，他将徐温的庙号改为义祖，但为了表示不忘徐氏之恩，仍将徐温供奉于七庙之内，以义祖与高祖（李渊）、太宗（李世民）同为不祧之祖。
周世宗柴荣在淮南之战中攻取南唐的西都广陵，还特意遣使祭拜杨行密与徐温二人的陵墓，元宗李璟（徐景通）被迫向后周称臣，取消帝号，改称国主。柴荣又下诏为杨行密、徐温各置民户，为他们守墓。
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