三月二十六日，李嗣源兵至汴州（今河南开封），此时李存勖已经带兵走到了荥泽（今郑州市区西北古荥镇北），闻讯后立即派龙骧指挥使姚彦温率三千骑兵去叛军营前挑战，哪知道姚彦温到了李嗣源营前就立即投降。李存勖又派指挥使潘张护卫粮草，没想到潘张干脆把粮草也拿去送给了李嗣源。到了中午，李存勖勉强带兵走到了万胜镇（今河南省中牟县城西北12公里之万胜村），结果又有消息传来，称李嗣源已经攻下了汴州，李存勖闻言呆立半晌，忽地仰天长叹道：“吾事不济也！”然后率军返还。
这时候，叛逃的士兵已达万人之多，李存勖生怕遏制不住，只得在路上一遍又一遍地对士兵们说道：“大伙儿不要慌张，魏王已经派人送来了西川金银五十万，回京之后，我就都赏给你们。”结果士兵们纷纷答道：“陛下赏赐得太晚了，就算赏赐再多，也没人感激你的恩德了。”李存勖闻言泪流满面，悲不自胜。
第二日，大军回到洛阳城外，李存勖在城东的石桥上设置酒席，召来诸将，悲伤地说：“诸卿随我数十年，患难与共，富贵同享，可事到如今，就没有一个能为我说出退敌之策了吗？”
当时在场的后唐将领有百余人，闻言纷纷站起身来，用刀割断头发，泪流满面地对李存勖表示要“以死报国”，但是谁也说不出有什么退敌的良策。李存勖又要内库使张容哥取出锦袍玉带赐给众人，但张容哥却说：“颁赐已尽，现在什么都没有了！”
这一下，李存勖身边的亲兵们大怒，纷纷吼道：“都是你们这些宦官惹得祸，才把国家搞成这个样子！”说着就要拿刀杀他。张容哥却放声大哭道：“皇后爱财，不肯拿出来赏赐，现在军士们又把罪名安在我的头上，这哪里还有我的活路了！”说着便纵身一跃，跳到护城河里自尽了。
当天晚上，李存勖进了洛阳城，本来到这个时候，事情还有转机。因为李嗣源虽然声势浩大，但他毕竟是反叛，名不正言不顺，李存勖手里还有军队，特别是外面还有一支伐蜀大军，所以只要他能等到那支伐蜀大军回来，事情就有转机，真正到最后鹿死谁手，都是不好说的一件事情。然而这个时候，偏偏又出现了意外。
这就是在李存勖出征之前，禁军中有王温等五人，因两个月未发军饷，所以非常不满，趁机作乱，但紧跟着就被斩杀。这本来只不过是件小事，但这个王温是禁军从马直指挥使郭从谦的部下，而郭从谦原本是个伶人出身，因与郭崇韬同姓，就认郭崇韬为义父。这件事被李存勖知道后，就对他半开玩笑地说道：“你叔叔反了，现在你的手下也反了，你什么时候反啊！”
这本来是句玩笑话，因为李存勖并没有杀他，也没有解除他的兵权，但这句话在郭从谦听来，不亚于一声晴天霹雳，回去之后思来想去，觉得不反是不行了，便散尽资财，分给从马直（李存勖从各军中选出骁勇者为亲军，号从马直）诸校，说郭崇韬无辜被杀，死得冤枉，以换取这些将校们的同情，又对手下亲兵们说：“主上因为王温的缘故，开始憎恨我们，一旦等邺都之乱平定后，就会把我们统统杀光。”士兵们听完也都惶惶不安，这就为造反做好了准备。李存勖带兵撤回洛阳后，郭从谦觉得机会来了，于是开始时刻准备作乱。
李存勖回到洛阳的第一个晚上，李嗣源率部攻占了汜水关（今河南荥阳汜水镇），此处距洛阳只有二百里，形势有所紧迫。但是到了第三天的时候，事情又有所转机，魏王李继岌派出的使者到了，称伐蜀大军已经开拔，正日夜兼程向洛阳赶来。
满朝文武为此振奋不已，因为这是一支集合了后唐绝大部分精兵猛将的军队，只要这支军队能够及时赶回来，打败叛军不在话下。群臣一亢奋，又鼓动李存勖御驾亲征，想让他带兵去扼守汜水关通往洛阳的通道，称只要能守到魏王带兵回来，就什么问题都没有了。李存勖当然也很清楚这个道理，立即便传令在洛阳东门大阅兵马，准备第二天一早就出城迎敌。而这个情况被郭从谦知道后，则非常着急，知道只要是魏王的大军一进城，他也就再也无力发动叛乱了，于是也就有了狗急跳墙的想法。
第二天是同光四年（926年）的四月初一，这天一早，部队就集合完毕，骑兵列阵于洛阳宣仁门外，步兵列阵于宫城的五凤门外，等待出发。也就是在这个时候，郭从谦趁着大部队都在外集合的时机，率本部兵马开始进攻皇城南面的兴教门。
此时李存勖正在宫中用早膳，闻讯之后立即率近卫亲军冲了出去，将乱兵驱出宫外，并差人去召宣仁门外的蕃汉马步使朱守殷入宫护驾。到这个时候，局势仍然是在可控制范围内的。然而就当使者出城找到朱守殷后，朱守殷却拒不奉诏，反而径自引兵开拔，躲到了北邙山里的密林里。
这一下，局势彻底失控了，洛阳城内的军队听到这个消息，纷纷开始趁机作乱，乱兵越聚越多，又再一次地冲进皇宫，李存勖只好再次带领亲军迎敌。然而此时众寡悬殊，就算李存勖有通天的本事，也扳不回局面了。乱军之中，李存勖不幸为流矢射伤。
到这个时候，事情已经是无可挽回了。李存勖中箭之后，倒在地上奄奄一息，周围亲军不是战死，就是跑得一干二净，根本没有人去理会他。那些乱军们也不再对他攻击，只是在宫里乱烧乱抢，根本就无视他的存在。这时李存勖还没有死，只是孤零零地躺在地上，无助地等待着最后那个时刻的到来。
此时有一个叫善友的鹰坊（宫廷饲养猎鹰的官署）人发现了他，便把他扶起来退到绛霄殿庑下。到了这里，李存勖就已经坚持不住了，一头栽倒在地上，但还是咬着牙将射在身上的那支箭拔了出来，然后对善友称自己口渴，叫他去找碗水过来。
善友急忙跑进宫内，对刘皇后大喊道：“皇后！皇后！皇上中箭了，想喝水。”
此时刘皇后已经知道皇宫大乱，正在宫内收拾细软准备出逃，竟然没肯出去看李存勖一眼，只是顺手指着桌上的一碗奶酪，叫身边的宦官拿去送给了李存勖。
古时有种说法，就是说重伤失血过多的人，如果喝水，命还有救，但如果去喝奶酪，立即便死。此时李存勖重伤之下，口渴得厉害，也顾不得多想，端过奶酪就喝，结果喝下去之后，果然是当场毙命。
百战而得天下的李存勖就这么死了，而且死的时候非常悲惨，身边没有一个亲人，亲军们都逃散了，大臣们也不见了踪影，甚至是他最宠爱的刘皇后在听到他的死讯后，也没肯出来看他一眼，就带着大批金银财宝逃往了晋阳。唯一一个还算顾念旧情的是那个鹰坊人善友，在李存勖死后，是他从宫中找来许多乐器，盖在李存勖的身上，然后一把火烧掉，也算是草草地为这个战功赫赫的帝王安顿了后事。
仅仅是在三年之前，当气吞万里的李存勖统帅大军，以雷霆万钧之势一举攻入后梁国都之时，不光是他，恐怕就连天下所有人也都不曾想到，这个曾威风八面的一代雄主竟然会沦落到今天这个下场，这其间转变之大、速度之快，都是令人始料不及的。正如北宋文豪欧阳修对其评价时说道：“方其盛也，举天下之豪杰，莫能与之争；及其衰也，数十伶人困之，而身死国灭，为天笑。”
当然，李存勖之所以会沦落到这个下场，并不能归结为偶然。他好像真就是一个为战争而生的人，在那长达十五年的征战岁月中，不管处境有多么艰难，敌人又是多么强大。他都能谈笑自若，从容应对，并最终以无可争议的辉煌战绩，为世间留下了一段可歌可泣的战神传说。然而，自从他率领千军万马步入后梁国门的那一刻起，飞扬的激情与满身的征尘都已成为往事。当硝烟散尽，代之而起的却是一种莫名的彷徨和无法言表的深深惆怅。随后，他就迷失了自我。大喜大悲、嬉笑怒骂、醉生梦死，他不再是一个君临天下的帝王，因为他不想担负起拯救万民的责任。他也做不成一个普普通通的百姓，因为世间无法容纳有这种传奇经历的凡人。他不能适应这个新的世界，所以这个世界也就最终选择抛弃了他。
不过，李存勖之死虽然令人扼腕痛惜，但对于当时天下人来讲，又未尝不是一件好事。因为在战争结束后的李存勖，已经失去了他在世间存在的意义，即便是再多活二十年，也不见得就是天下苍生之福。并且随着他的死，混乱的五代终于算是迎来了第一个有道明君——后唐明宗李嗣源。
日期：2009-1-710:02:29
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同光四年（926年）四月二日，也就是李存勖遇难的第二日，蕃汉马步使朱守殷急遣使赴李嗣源军中，请求他立即带兵入京。李嗣源听完这个消息后又惊又喜，竟然呆在了原地，但还是于当天带着大军进入了洛阳。