李晟任命判官张彧为代理京兆尹，征收渭北的粮草，不到十天就粮草充足。此时，骆元光统领的华州军，尚可孤统领的神策军，以及戴休颜统领的奉天军，韩游统领的邠宁军，都愿意接受李晟指挥，李怀光的部将也率众投奔李晟，李晟军势为之大振。
李怀光军内部则离心离德，势力逐渐削弱，朱泚刚开始与李怀光密谋的时候答应与李怀光平分天下，等李怀光真的谋反后又只封他为太尉而已，李怀光大怒，内忧部下哗变，外恐李晟袭击，只好率军回奔河中。德宗于是令李晟兼任京畿、渭北、鄜坊、丹延节度使。
德宗到梁州后，粮食供应困难，想要西往cd朝臣议论不决。李晟立即上表说：“陛下驻跸汉中，所以系亿兆之心，成灭贼之势。若规小舍大，迁都岷、峨，则士庶失望，虽有猛虎谋臣，无所施矣。”德宗也觉得应该留住关中支持官军的士气，于是放弃去cd的想法。
兴元元年四月，德宗加任李晟为鄜坊、京畿、渭北、商华副元帅。李晟乃大规模列兵，激励将士们说：“逆贼朱泚，乃幽州的一个偏将，皇恩浩荡封其为幽州节度使，后假装入京陪圣，没想到其却是狼子野心，暗中埋伏，身为泾州节度使期间已安排亲信，李希烈扰乱中原，其弟朱滔等五贼立即响应，幸好其密信被河东节度使马燧截获，此等阴险小人，人人得而诛之。现在我就要带领你们收复京城长安，为国立功，封官进爵就在此刻。”将士们群情激愤，李晟一马当先领兵杀到长安的通化门外，叛军大败，不敢出击。李晟带领官军把长安围个水泄不通，李晟召集各位将领询问他们如何攻取长安，将领们都说：“先取外城，据坊市，然后北攻宫阙”。李晟说：“坊市狭隘，贼若伏兵格斗，居人惊乱，非官军之利也。今贼重兵皆聚苑中，不若自苑北攻之，溃其腹心，贼必奔亡。如此，则宫阙不残，坊市无拢，策之上者也”。各位将领都表示赞同，李晟于是与各军约定明日攻打长安。
天一亮，右威卫大将军、神策军统领尚可孤在蓝田首先对朱泚将领仇敬发起攻击，仇敬与尚可孤大战四十回合，被禽杀。李晟旗开得胜，立即把军队从东渭桥转移到光泰门外米仓村，逼近京城，并占据制高点。朱泚的猛将张庭芝、李希倩率领大批士兵来到，李晟说：“吾恐贼不出，今冒死而来，天赞我也。”命令副元帅兵马使吴诜等人发兵攻击，吴诜带领士兵从高处如狂风骤雨一样冲下，张庭芝措手不及被砍于马下，李希倩策马而逃，被李晟一箭射死，吴诜全歼出来的叛军。
朱泚听闻张庭芝和李希倩被歼，大惊，与众将商议对策，源休对朱泚说：“华州官营在北边，兵少，我们应该集中兵力进攻华州、各个击破。”朱泚大喜，令韩旻带兵五千前去攻打华州。韩旻召集士兵说：“次战关系到大秦的存亡，大家都要死战，不然皆斩。”于是率领大军气势汹汹的杀向华州，华州官兵正在戒备，突然韩旻杀到，官军拼死抵挡，连忙向李晟求援。李晟命令牙前将李演、孟华率领精兵五百去援救。李演等人努力奋战，韩旻败走，李演等人乘胜进入光泰门。叛军死死挡住，李演撤退。
明日，李晟再次出兵，各位将领请求说：“西部军队还没到来，我们应该等西部军队到再夹攻。”李晟怒说：“贼数败，已破胆，不乘胜取之，使其成备，非计也。”于是领兵出发，朱泚听闻李晟到来，亲自领叛军又出战，两军对垒，李晟出马，朱泚也策马而出，马晟以三尖两刃刀指朱泚说：“逆贼，快快下马投降。”朱泚大怒说：“你胜得我的陌刀再说。”两人于是舞刀厮杀，七十回合后，朱泚不敌，马晟领军冲杀，叛军大败。
明日，朱泚再整军出战，三战三败，狼狈退回长安。李晟列阵在长安光华门外，先派骁将史万顷带兵乘夜打开苑墙，再派李演及牙前兵马使王佖率领骑兵、派牙前将史万顷率领步兵直抵苑墙神村。此时史万顷已打开苑墙有二百多步长，叛军一边抵挡，一边起阑珊，等李演等人来到，叛军已经树立了栅栏将墙堵住。姚令言令叛军从栅栏中刺射官军，官军不能前进。李晟愤怒，叱责各位将领说：“安得纵贼如此，当先斩公等！”史万顷害怕，率领其部众首先冲进，拔栅栏而入，王佖、李演带领骑兵跟随其后进击，叛军大败。官军分路前进，姚令言率领叛军仍在顽抗。李晟命令决胜军使唐良臣率领步骑兵进逼，且战且前，搏斗几十余合，叛军不能支持。到了白华门，朱泚率领数千骑兵出现在官军的后面，李晟连忙率领一百多骑兵回身抵御，朱泚左右的人呼喊：“相公（李晟）来了！”叛军都惊恐逃散，朱泚也落慌而逃。
李希烈听闻弟弟李希倩被杀，大怒。派陈仙奇去诛杀颜真卿，陈仙奇大惊说：“德宗派颜真卿来劝说大王，就是让大王杀颜真卿，落个万世谩骂的臭名，王不可杀颜真卿。”李希烈怒笑说：“我都已经称帝造反了，还怕别人谩骂吗？”于是该派宦官前往蔡州杀害颜真卿，李希烈的宦官来都蔡州，怒说：“有诏书！”颜真卿以为是德宗的诏书，拜了两拜。宦官说：“应该赐你死。”颜真卿说：“老臣没有完成使命，有罪该死，但使者是哪一天从长安来的？”宦官说：“从大梁来。”颜真卿骂道：“原来是叛贼，何敢称诏！”于是被缢杀，享年七十六岁，时为兴元元年八月初三。
颜真卿死后，位列仙班，玉帝封其为书法大仙，专管天下书法，其很多名篇石刻都流传后世。大唐王侯将相听到颜真卿死节的消息后，都为其流泪，三军为之痛哭。陈仙奇听闻颜真卿被害，大怒，暗中发誓要杀掉李希烈。