黄巢听闻李克用斩杀郑汉璋，大怒，问：“谁敢击令沙陀兵。”其侄子黄思邺血气方刚，大叫说：“侄儿上个月失了华州，现在想戴罪立功，愿领军出战。”黄巢壮之，令其率军五万击李克用，李克用在石堤谷设下埋伏，黄思邺到来，李克用出马，黄思邺对李克用说：“将军乃沙陀人，天下纷争是我们汉人的事，将军还是少管为妙。”李克用大笑说：“大唐的疆域东达高丽，西接咸海，北达北极，南到安南，我既然是大唐的臣民，而且皇上赐我李姓就是把我当自己人，你们反皇上就是反我。”黄思邺大怒，领军冲杀，李克用和黄思邺大战五十回合，突然沙陀伏兵从石堤谷突出，黄思邺大败。黄思邺退守渭南，李克用再破思邺于渭南，僖宗听闻后大喜，拜李克用为东北行营都统。
黄巢听闻黄思邺大败后急令黄揆守乾坑，宦官田令孜见杨复光在镇压农民起义功劳卓著，为了给他自己以后留条后路，于是建议僖宗下诏免除了充诸道行营都统王铎的兵权，以杨夏光代之。僖宗立即同意，将王铎与崔安潜皆罢。李克用独引军自岚、石出夏阳，屯沙苑，破黄揆军，遂营乾坑。
二月，河中、易定、忠武等兵皆至，李克用乃约黄巢决战。梁田陂上号角齐鸣、鼓声大震，黄巢命王璠、林言军居左，盖洪、尚让军居右，众凡十万，与朝廷大军大战于梁田陂。诸道行营都统杨复光令李克用亲率沙陀骑兵冲击黄巢中军，令王重荣军、东方逵击王璠、林言，令拓跋思恭、王处存击盖洪、尚让、双方主帅一声令下，李克用和黄巢领兵冲杀，李克用一马当先，连挑数人落马，黄巢也奋勇异常，连砍数人，双方从早上战到下午，沙陀骑军勇猛异常，在千军万马之中横冲直撞，黄巢军大败，被俘数万，横尸三十里，黄巢退守京师。王璠与黄揆收集残兵败将袭华州，据之。李克用掘堑环华州，分骑屯渭北，命部将薛志勤、康君立夜袭京师，薛志勤火烧黄巢的粮草，京师大乱，薛志勤和康君立大杀一阵后俘将而还。
黄巢战数不利，军食竭，部下不用命，乃与孟楷谋，孟楷说：“吾等困守关中，官军势大，皇上还是谋退路吧！”黄巢即发兵三万扼蓝田道，使尚让援华州。李克用率王重荣迎战尚让于零口，李克用在平原列阵，尚让带兵数万到来，李克用率领沙陀骑兵首先发起攻击，大齐兵被冲得四乱，王重荣在后面领兵一阵狂杀，尚让大败。黄揆听闻援兵已败，遂引众出走，官军攻下华州。黄巢见大势已去，乃令孟楷把长安的金银财宝全部装车，深夜率领大军撤出长安，营霸上，王处存和唐弘夫击败林言后乘胜追击到京师，王处存自渭北亲选骁卒五千，皆头扎白巾，准备攻入长安，见长安守兵突然稀薄，大叫说：“真是天助我也。”乃乘夜杀入，唐弘夫也跟着杀入长安。长安市民听闻官军到来，争相欢呼迎接。王处存和唐弘夫分兵歼大齐零星散兵，将士们见府库大开，个个争夺财物，黄巢听闻后，立即派孟楷率精兵五千为先锋，偷偷杀回长安，王处存和唐弘夫措手不及匆忙迎战，官军大败，唐弘夫战死。王处存与弟王处直、大将张公庆杀出长安，李克用亲自前来接应，大齐的将士才不敢追赶退回长安。
李克用摆酒给王处存压惊，王处存感谢李克用的救命之恩，哭说：“我和弘夫一起兵杀贼，没想到他却先为国捐躯了！”李克用说：“生死有命，富贵在天，将军不必太过伤心，弘夫为国牺牲，朝廷一定不会亏待他的后人的。”王处存于是与李克用约为婚姻。
黄巢怒长安市民迎接官军，于是令孟楷诛杀长安市民，孟楷带领大齐的将士一阵大杀，长安血流成河，黄巢谓之“洗城”。此时，黄巢的皇后和爱妃给黄巢生了两个王子，黄巢看着两个可爱的儿子，叹息说：“你们出生得真不是时候。”
四月，诸镇兵四面至，李克用遣杨复光部将杨守宗率河中将白志迁、忠武将庞从等最先进，击巢军于渭桥，尚让等领兵抵挡，官军势大，尚让大败。来日，李克用又率官军出击，尚让和众将领害怕的抵挡，又败。第三天，李克用还来，黄巢大怒，亲自率兵抵挡，还是败。三战，黄巢军三败，于是诸节度兵皆奋，争先恐后入自光泰门。李克用引身决战，呼声动天，黄巢军崩溃，逐北至望春阁，入升阳殿闼。黄巢夜奔，众犹十五万，声趋徐州，出