黄巢见久攻陈州不下，乃发兵略邓、许、孟、洛，东入徐、兗数十州。正所谓‘久战之后必有饥荒。’时中原大饥，黄巢军缺粮，就以死人为食。赵犨乞兵太原。中和四年春，李克用率蕃汉之师五万，自泽州、潞州下天井关，借道河阳。昭义节度使孟方立写信给河阳节度使诸葛爽说：“李克用狼子野心，先占潞州，现又想图河阳，假道伐虢，轻小心之。”诸葛爽于是辞以河桥不完，拒绝借道给李克用，同时令大将刘经率精兵数万屯在边界。李克用知道诸葛爽不肯借道，怒报朝廷说：“诸葛爽拥兵自重，不肯借道，简直想谋造反。”昭宗见诸葛爽兵强马壮，不敢训斥，乃令李克用从他道而过。数日，李克用乃移军自河中南渡，趋汝州、洛阳。
唐僖宗任命时溥为东面兵马都统，诸葛爽为东南面招讨使，朱全忠为左金吾大将军、河中行营招讨副使，一起讨伐黄巢、秦宗权。黄巢遣秦宗权攻许州，秦宗权大将孙儒对秦宗权说：“听闻黄巢大军现在粮食已吃完，他现在令我们攻打许州就是想要许州城中的粮食，我们不能够养寇为患。”秦宗权然之，故意对许州围而不攻，黄巢军中粮食吃完，士兵们把附近木皮草根皆吃尽，士气大落。
朱全忠接到赵犨的求援信，见赵犨果勇，数败黄巢，心爱之，但是武宁节度使时溥却不将兵，迟迟不肯救援。朱全忠乃亲引大军前去支援陈州，同时请求时溥尽快发兵。
朱全忠与朝廷诸军会于陈之西北，武宁节度使时溥也领军一万五千到来，陈人望旗鼓出军纵火，急攻巢寨，黄巢下令死战，赵犨和赵昶领兵出击，黄巢与赵犨死战，尚让大战赵昶，无奈西北面朝廷大军压顶，黄巢军大乱，众大溃，黄巢与尚让落慌而逃，陈州重围遂解。朱全忠与赵犨领兵追砍三十里，黄巢军伏尸遍地。
回到陈州，赵犨兄弟对朱全忠等节度使下跪痛哭，感谢不已，朱全忠扶起赵犨说：“我们都是为朝廷效力，又是邻居，相互帮助是应该的。”朝廷闻捷，加赵犨遥领泰宁军节度，以赵昶为陈州刺史、检校右仆射。
中和四年三月，李克用率山西兵由陕济河而东，会关东诸镇壁汝州。黄巢令尚让率军三万驻扎在东面太康抵挡时溥，令黄思邺率军三万进驻西面西华抵挡诸葛爽，自己领众将扎营于瓦子堡敌朱全忠、赵犨。朱全忠和赵犨击瓦子堡，两军对垒，黄巢以剑指朱全忠大骂说：“朱温你这个叛徒，想我对你不薄，没想到你既然背叛我！”朱全忠大怒说：“黄巢老贼，我为你出生入死，每战最前，没想到你既然见死不救，你对我不仁，我也对你不义，今天别怪我。”两人于是领军冲杀，朱温一马当先连砍对方数将下马，赵犨兄弟也连挑数将，朱温舞着双刀直取黄巢，黄巢用剑抵挡，两人大战五十回合，黄巢不敌，策马先逃，官军斩首万馀级。李克用合朱全忠、时溥之师破尚让于太康，斩首亦万级，获械铠马羊万计。黄思邺和诸葛爽在西边对打，李克用领兵来援，又败黄思邺于西华，黄思邺夜遁，诸葛爽表李罕之为副使，令他屯兵宋州。黄巢大恐，居三日，军中相惊，弃壁垒走，巢退营故阳里，再建壁垒。
五月，大雨震电，川溪皆暴溢，壁垒尽坏，众溃，黄巢仰天长吼：“真是天亡我也!”解而去。朱全忠进戍尉氏，李克用追黄巢，朱全忠见自己也是出自农民军，于是想放黄巢一条生路，还汴州。黄巢很多部将投靠秦宗权，蔡州叛军势力日盛，招讨军无法取胜。诸葛爽任命李罕之为河南尹、东都留守。
黄巢取尉氏，攻中牟，来到王满渡，队伍刚刚渡河一半，李克用率领沙陀骑兵突然杀到，大击，众争渡，黄巢军多溺死。黄巢引残众走封丘，李克用追败之，还营郑州。黄巢涉汴河北引，夜复大雨，天空打雷闪电倾盘大雨，巢军惊溃，李克用闻之，急击巢军于河边。黄巢等众狼狈度河，大家恨不得多张两条腿。甩掉李克用后，黄巢怒对众将领说：“我等如此之狼狈皆朱温所赐，吾命令你们攻下汴州，诛杀叛徒朱温。”黄巢将士群情激愤，于是拼命向汴州杀去。朱全忠听闻黄巢来攻，亲自上城墙拒守，大齐将士舍生忘死的攀登攻城，朱全忠大惧，带领将士拼命砍杀抵挡。击退黄巢的进攻后，朱全忠问：“谁敢出去向司徒李克用搬救兵？”朱珍应声而出。朱全忠大喜，说：“汝带领所部杀出重围，不可与贼纠缠，立即向李克用求救。“朱珍应诺，飞身上马，带领所部飞马杀出。黄巢正在安营扎寨休息，朱珍突然杀出，黄巢措手不及，连忙退却，朱珍杀开敌军向西奔去。
朱珍冲出汴城后，黄巢召集众将士说：“朱温派人出城，一定是去搬救兵，李谠、杨能何在？。”李谠、杨能连忙出列，黄巢说：“你们两人带兵两万守住外围，有援军到来就给我痛击。”李谠、杨能领命。
三天后，朱珍和李克用率领骑兵到来，从后面就是一阵狂杀，李谠、杨能抵挡不住，巢军连忙令林言、黄揆领亲兵上前抵挡，朱全忠见援兵到来，大喜，领兵冲出，内外夹击，黄巢大败，巢令贼骁将李周、杨景彪等殿后，李周和杨景彪慌忙的拿刀提枪上前抵挡，战三十回合后，朱全忠与李克用斩双双斩李周和杨景彪于马下。
尚让以骁骑五千人至繁台，朱珍与庞师古、齐奉国等击退之。黄巢军夜走胙城，入冤句。李克用和朱全忠悉军穷蹑，黄巢令大将李谠、杨能、霍存、葛从周、张归霸、张归厚等殿后，众人大惊，葛从周与张归霸等商议说：“黄巢败亡已定，我们再跟着他只有死路一条。”张归霸说：“良禽择木而栖，贤臣择主而事，我们不如归顺朝廷。”众人于是往降朱全忠，朱全忠听闻葛从周、张归霸来降，大喜，对众将说：“葛从周，我就是周天子，张归霸来归，我以后一定可以成就霸业。”
尚让听闻黄巢败局已定，以所部万人投降武宁节度使时溥。黄巢大将李重允，也率部归顺朱全忠，黄巢知道尚让等众将投降朝廷，愈猜忿，屡杀大将，引众奔兗州。李克用追至曹州，黄巢听说李克用追兵又来了，大怒不已，对侄子黄存、黄思鄴、黄揆等说：“沙陀李克用欺我太甚，我等和他决一死战。”于是率领众兄弟拒战，李克用率沙陀骑兵横击，巢军大败，走兗州、再走郓州，郓州节度使朱瑄与其堂弟朱谨领军给黄巢迎头痛击，黄巢又大败。李克用追赶上黄巢的后方队伍，获男女牛马万馀、乘舆器服等，禽黄巢爱子。李克用令人将黄巢的妃子押回长安，继续领军昼夜驰追，粮尽不能得黄巢，乃还。黄巢点兵数将，发现只有千余人跟着自己，于是走保太山。
李克用班师过汴州，汴帅朱全忠迎劳于封禅寺，请李克用休于府第，李克用乃以从官三百人及监军使陈景思馆于上源驿。是夜，张乐陈宴席，朱全忠亲自为慰劳李克用，出珍币侑劝。李克用开怀畅饮，酒酣，戏诸侍妓，与朱全忠握手说：“黄巢进入关中后，为何如此快就败亡?“朱全忠笑说：“黄巢只是流寇，而且任人为亲，不败才怪。”李克用笑说：“黄巢建元王霸，其实我才是真正的霸主！”说完，哈哈大笑。朱全忠冷笑。
宴席散后，朱全忠既愤恨又妒忌，乃对其将杨彦洪说：“我要称霸天下，李克用就是我的最大障碍。”杨彦洪说：“那我们就现在清除障碍。”朱全忠大喜，密谋窃发，令彦洪于巷陌连车树栅，以扼李克用等人奔窜之路，朱全忠令健将朱珍率劲兵诛杀李克用等人。
时李克用之从官皆醉，俄而伏兵窜发，来攻传舍，噪声动地，李克用的贴身侍卫们大惊，从将十余人捍贼。侍人郭景铢灭烛扶李克用，以茵幕裹之，匿于床下，以水洒李克用面，李克用稍微清醒，郭景铢急忙对李克用说：“汴帅谋害司空！”李克用方张目而起，引弓抗贼。有顷，烟火四合，复大雨震电，李克用乃与薛铁山、贺回鹘等数人杀出重围。雨水如澍，不辨人物，李克用和众人随电光登尉氏门，缒城而出，得还本营。监军陈景思、大将史敬思并遇害。李克用既还营，与夫人相向恸哭。
明日清晨，李克用欲勒军攻汴，其夫人劝说：“司空比为国家讨贼，赴东诸侯之急，虽汴人谋害，自有朝廷论列。若反戈攻城，则曲在我也，人得以为辞。”克用乃收军而去，驰檄于朱全忠说：“你这个忘恩负义的小人，我救了你汴州，没想到你既然乘我醉而谋害于我！”。朱全忠报说：“窃发之夜，非仆本心，是朝廷遣天使与牙将杨彦洪同谋也。”乃斩杨彦洪以谢李克用。
李克用解除了上源之难，收军西归，路过洛阳。李罕之盛情款待李克用，两人因此结谊。李克用自以累立大功，为汴帅怨图，陷没诸将，乃上章申理。及表至，朝廷大恐，皆言：“两虎相斗，必死一伤！”唐僖宗遣内臣宣谕，令两人重修旧好，僖宗知道李克用委屈，寻加李克用守太傅、同平章事、陇西郡王，以示安慰。
时溥见尚让来降，乃对尚让说：“识时务者为俊杰，公既然投降朝廷，那就多立战功，将功补过。”尚让唯唯。时溥知道尚让跟随黄巢甚久，了解黄巢的行军路线，于是令其与大将陈景瑜追击黄巢。
尚让在莱芜西南发现了黄巢的行踪，于是通知陈景瑜率军赶到，两军对垒，黄巢大骂尚让叛徒，尚让大笑说：“我只知道这世界是成败论英雄，成者为王，败者寇，你束手就擒吧。”陈景瑜一声令下，官军蜂拥而上，黄巢率领将士死战，林言带领几百亲兵护着黄巢边战边退，黄巢和林言、黄揆、黄思业等退到狼虎谷，只见谷内原来是个口袋，没有出口，山上地形凶恶，众人个个害怕不已。黄巢计蹙，谓林言等人说：“我欲讨国奸臣，洗涤朝廷，事成不退，亦误矣。汝若取吾首献天子，可得富贵，毋为他人利。”林言不忍。黄巢乃自刎，没有死，林言仰天长吼，一刀把黄巢的头砍下，把黄存、黄思鄴、黄揆、大怒，和林言大战，林言的亲兵蜂拥而上把黄存、黄思邺和黄揆斩杀，林言愤怒异常，把表兄弟黄钦、黄秉、黄万通、黄思厚，还有黄巢的妻子全部杀死，悉函首，将诣时溥。林言刚刚出狼虎谷，太原博野军见黄巢已死，个个争功，杀林言，与黄巢的首级俱上武宁节度使时溥。
时溥见黄巢已死，大喜。乃对尚让说：“汝已成丧家之犬，没有了利用价值了，不如干脆借头颅让我加官进爵吧?”尚让大惊，想拔剑，被时溥大将刘知俊一剑斩杀。时溥于是把尚让头颅和黄巢的首级传送到长安，将其妻子下放到军队的娼院。
僖宗看到黄巢和尚让的首级，狂喜，诏以其首级献于太庙。消灭黄巢，时溥功居首位，僖宗封时溥为巨鹿郡王，封朱全忠为检校司徒、沛郡侯。
消灭了黄巢，李克用怒孟方立当初写信给诸葛爽不借道给自己，于是886年秋，令李克脩大举进攻孟方立，李克脩占领了太行山以东的很多城市，李克用于是任命大将安金俊为邢州刺史。
黄巢死后，其残兵败将纷纷投靠蔡州秦宗权。秦宗权势力大增，乃遣弟秦宗言和大将孙儒寇洛、郑；秦诰与大将赵德諲出山南，攻襄州，使秦彦寇淮、肥；秦贤略江南；秦宗衡乱岳、鄂。一时间，中原又风云再起。