过当李灵曜听说卢子期被唐军击败损失两万余人，又被唐军围在中牟，他顿时大惊，如果唐军绕过中牟直接攻击汴州，他岂不是连老巢都要丢了？
李灵曜再也不顾远在曹州的田悦的警告，一意孤行带着两万兵马逃回了汴州，臧希晏和韦元甫带着兵马尾随一路追到汴州城下，根本不给李灵曜喘息的机会。
六月十二日，坚守了十二天之后，中牟城内粮草耗尽、箭矢射光，兵器不堪使用，叛军兵士们陷入了绝望。当天深夜，田悦手下大将卢子期在中牟县衙内被部将杀死，次日上午，中牟城内的叛军遂开城投降。
六月十四日，郭子仪率大军抵达汴州城下与臧希晏、韦元甫共同围攻汴州，李灵曜及其部将、麾下兵马全部被围在城内。
在曹州的田悦终于与淄青节度使李纳达成协议，以现有的占领地为疆界，互不侵犯。田悦得以腾出手来，亲率五万大军从曹州向汴州杀过来，试图解除汴州之围。
田悦虽然年轻，却深知唇亡齿寒的道理，一旦李灵曜被灭，朝廷的兵锋矛头肯定会直接指向他这个魏博节度使。汴宋地区是他与朝廷的一道缓冲地带和防御屏障，汴宋地区被朝廷夺回，那么他与朝廷就得面对面了，他不想被灭，因此只能坚挺李灵曜。
田悦满怀信心的率军向汴州杀来，却在谷县遭到了李晟大军的迎头痛击，兵力损失严重，五万精锐只剩下万余人。西秦铁骑天下无双，在野外田悦大军哪里是对手？田悦受此重创之后，再也无力救援李灵曜，不得不退回魏博。
唐军兵围汴州，很快展开了攻城，半月之后，汴州城墙被石弹投掷得千疮百孔，李灵曜自知无法逃脱，绝望之际拔剑自刎而死。其部将割下他的头颅打开城门向唐军投降，汴州遂回到朝廷治下。
七月初一夜，唐军主帅郭子仪、副帅臧希晏和韦元甫；监军卢杞、马成功、古同德、穆子和；将军卫伯玉、骆元光、秦真、徐永田、戴休颜、王子颜、范希朝、高崇文以及其他副将和下一级监军在汴州府衙齐聚一堂，大摆筵席。另外