李嗣源被逼反
三月，霍彦威平定邢州兵变，也引兵前去邺都，在西北列营，在城下杀死邢州兵变首领赵太等，以为威慑。李嗣源兵到后，列营于城西南，下令军士次早攻城。元行钦来军中谒见，连声误呼万岁，李嗣源惊骇，阻止之。不料当夜，李嗣源部下从马直军士张破败等哗变，杀死都将，李嗣源率亲军战不利，张破败遂劫持李嗣源，提出和邺都叛军合兵，击退讨伐诸军，立李嗣源为河北之帝。李嗣源哭着不从，想独身回京，但在乱军所迫下只得答应，于是乱军拥戴李嗣源、霍彦威等入城。但邺都叛军并不接纳城外的乱军，皇甫晖斩杀张破败，城外乱军溃散。李嗣源又被邺都叛军劫持，却以收揽外兵为名与霍彦威等脱身。
这时，康延孝之乱也被平定。但此乱拖延了李继岌归期，使其未能如期班师。
李嗣源被劫持时，元行钦率万余人在邺都城南列营，李嗣源派牙将张虔钊、高行周等七人相继向元行钦沟通，希望元行钦与他一同杀入邺都，平定叛军。元行钦却怀疑李嗣源使诈，扣住使者们，不回应；看到李嗣源入城了，就引兵离去。
李嗣源、霍彦威到魏州，不到一百人，也没有兵器。但霍彦威率领的五千成德军没有溃散，闻讯前来归附。李嗣源哭着说要回到成德，上表待罪听候发落。霍彦威和中门使安重诲却反对，预言到元行钦必然陷害李嗣源，不可让元行钦的谗言得逞，说服李嗣源面圣解释。于是李嗣源到相州，遇到马坊使康福，得马二千匹，有了自己的军队。
参与平邺都之乱的平卢节度使符习在李嗣源军兵变溃散后回镇，却被监军使杨希望攻打，不得还。
在诸藩镇为监军的庄宗近侍们，平日仗着得宠与节度使争权，这时节度使多趁邺都有乱而杀之，如安义节度使孔勍诱杀监军杨继源；武宁监军认为霍彦威跟随李嗣源造反，要杀霍彦威的家属，权知留后淳于晏抢先率诸将杀了监军。
当时军粮不继，民不聊生。张全义因李嗣源入邺都，忧惧不食而死。军心更乱。宰相害怕，率百官上表建议以内库犒军，庄宗本欲答应，刘皇后却自以为有天命护佑，不从，甚至拿着妆具、三个银盆、领着三位年幼皇子对宰相们说“宫中积蓄只剩这些，卖了犒军吧！”吓退宰相。
元行钦退保卫州，奏称李嗣源已与叛军合流；李嗣源一天数次上奏澄清，庄宗见奏后大声地说：“吾知绍荣（元行钦）妄矣。”于是庄宗派李嗣源的儿子金枪指挥使李从审去跟李嗣源谈判，希望李嗣源不要再有迟疑、全心相信朝廷，李从审却在卫州被元行钦所捉，元行钦欲杀李从审，李从审大喊：“我的父亲被乱军挟持，公要我向父亲说明，又不让我去见父亲，不如让我留在殿前保护皇帝，以示忠心。”元行钦将他放回，庄宗非常同情李从审，于是将李从审收为养子，赐名李继璟，希望元行钦不再刁难。
同时李嗣源不断上奏，但是都被元行钦给拦下，唐庄宗的诏书也没有送到李嗣源手上，这都让唐庄宗与李嗣源双方深深地怀疑彼此，此时突骑都指挥使康义诚与李嗣源女婿石敬瑭在一旁怂恿李嗣源。石敬瑭说：“哪有主将在外领兵，军队兵变，主将却安然无事的道理？犹豫不决实是兵家大忌！不如趁势迅速南下。我愿领骑兵先取下汴州，这是得天下的要害之处。得之则大事可成。”康义诚又说：“皇上没有德政，底下的将士愤恨，公要是顺从大家的意愿才能活下来，如果要坚守节操，就是只有一死了。”李嗣源无可奈何，只好与乱军合流，率兵造反，发檄文召当时屯瓦桥的齐州防御使杜晏球、段凝、贝州刺史房知温和屯奉化军的北京（晋阳）右厢马军都指挥使安审通。李嗣源部虞候将王建立杀成德监军，保全了李嗣源家属。李嗣源养子李从珂也从横水率本部由盂县前往成德军，会合王建立，前去与李嗣源合兵。李嗣源想从白皋渡黄河以避开卫州的元行钦，分三百骑派石敬瑭为前驱，李从珂殿后，取山东上供绢数船犒军，军势大盛。渡船很少，忽然有木筏数只顺流漂到，李嗣源遂渡河。李嗣源从子李从璋引军南下经过邢州，被奉为留后。
虽然庄宗和枢密宣徽使及供奉内使景进等都出钱劳军，但军士们因妻儿多已饿死，得到赏赐后不但不感激，反而诟骂。元行钦回洛阳，报称邺都叛军翟建已据博州，要袭汴州，说服庄宗亲征。庄宗本答应保全前蜀亡国之君王衍等富贵，此时景进等担心王衍生变，说服庄宗传旨将王衍一行一千余人杀死（但枢密使张居翰私自改动诏书，使除王衍一家外的千余人幸免于难）。
庄宗亲征途中，身边亲附李嗣源的人都逃走了。有人劝李继璟也脱身，李继璟却无意。庄宗听闻李嗣源已经攻向汴京，他仍然抱着一丝希望，再度屡次派遣李继璟去找他父亲谈判，李继璟不愿，表示愿死于殿前，以明忠心。庄宗得知李嗣源在黎阳，强行派李继璟前去通问，李继璟却路遇元行钦而被杀。
汴州失守
李嗣源渡河，到滑州，与符习、安审通会于胙城。知汴州孔循同时派使者与庄宗和李嗣源通信，说谁先到汴州，汴州就是谁的。石敬瑭派裨将李琼以劲兵突入封丘门，石敬瑭后继，从汴州西门入城占领。奉李存勖命守城的骑将曹州刺史西方邺率麾下五百骑出迎庄宗，见于汜水，庄宗以他为先锋。在石敬瑭催促下，李嗣源进入汴州。而庄宗则因龙骧指挥使姚彦温是汴州人，命其率三千骑为前军抢夺汴州。姚彦温却率部下八百骑投降李嗣源。指挥使潘瑰守王村寨，有很多粮食，也因李嗣源所召而前往汴州。
这时，李嗣源仍然对士兵说：“主上未谅吾心，遂致军情至此，宜速赴京师。”庄宗到万胜镇，得知汴州已失，沮丧，登高叹道：“我不济了！”班师经过汜水时，最初的二万五千军已走失万余人，又留秦州都指挥使张唐以步骑三千守关。庄宗又行过罂子谷，抚慰军士，许以厚赏，军士们却说赏赐迟了，人们不会感恩，庄宗只能哭。内库使张容哥因刘皇后吝惜财物，不能赏赐军士，被逼自杀。庄宗摆酒哭泣，元行钦等诸将百余人断发明志，哭着誓死效忠。庄宗回到洛阳。李嗣源命石敬瑭率前军前去汜水收抚散兵，李嗣源亲自随后；杜晏球、房知温前来与李嗣源会师。庄宗在宰相、枢密使进言下，决心与李嗣源于洛阳决战，亲自领兵，固守洛阳，等候李继岌大军班师，并亲自出上东门阅骑兵。
四月，庄宗改以李存霸为北都留守，皇弟申王李存渥为河中节度使。
兴教门之变
当月，郭从谦作乱。他不知李存乂已死，想拥立李存乂为主，于是攻打兴教门。庄宗正在用餐，率近卫军将乱兵逐出，并派宦官急召率骑兵在外的蕃汉马步使朱守殷，但朱守殷见危不救。乱兵火烧兴教门，攻入，庄宗身边近臣宿将多逃遁，仅剩散员都指挥使符彦卿及宿卫军校何福进、王全斌等十馀人仍然力战。不久庄宗被流箭射中，王全斌将其扶至绛霄殿，渴懑求饮，刘皇后不愿意见庄宗，只派宦官进奉酪浆，庄宗喝完一杯，随即伤重驾崩。符彦卿、王全斌等大恸而去。一名伶人捡拾了丢弃的乐器放在庄宗遗体上，点火焚尸。史称兴教门之变。
而刘皇后、李存渥则在元行钦护送下引七百骑焚喜庆殿从师子门出走；皇弟通王李存确、雅王李存纪奔南山。宫人多逃散，朱守殷入宫选宫人三十馀人，命他们自取乐器珍玩，供自己家收藏。诸军大掠都城。
结果
兴教门之变当日，李嗣源至罂子谷，听闻唐庄宗已遇害，大哭不已。朱守殷也写信请李嗣源来救洛阳。随后李嗣源入洛阳，葬庄宗尸骨于雍陵，命朱守殷等候李继岌大军，并拒绝马绍宏、张居翰、宰相豆卢革、韦说、朱守殷、符习、霍彦威、杜晏球、房知温等人劝进，仍表态自己并无他心，事后归藩。
元行钦想投奔李存霸，身边士兵散去，被抓，打断腿擒送洛阳。李存霸也率一千人弃河中奔晋阳。李继岌闻变，想占据凤翔。
李嗣源答应称监国，命寻找庄宗的弟弟迎回宫中，但新掌权的安重诲、霍彦威预料李嗣源将会称帝，也知道李嗣源不忍加害庄宗的弟弟，为了巩固李嗣源未来的帝位而私自将藏匿民间的李存确、李存纪杀死。李存渥和刘皇后投北都巡检符彦超，不被接纳，李存渥逃到凤谷，被部下所杀。第二天李存霸也投晋阳，身边士兵已经逃完，李存霸削发穿僧服请求为僧，求符彦超庇护，但符彦超所部军士却不听符彦超节制，杀了李存霸。刘皇后在晋阳剃发为尼，李嗣源派人杀之。庄宗另有两弟，薛王李存礼不知所踪，仅邕王李存美患半身不遂，免于被杀，居晋阳。
元行钦被送到洛阳，李嗣源想起无辜被害死的儿子，气得对元行钦大骂：“我儿子有什么对不起你的地方吗？”元行钦回嘴：“那先皇帝又有对不起你的地方？”李嗣源大怒，把元行钦弃市，并杀租庸使孔谦。
李嗣源又派石敬瑭为陕州留后，李从珂为河中留后，以防李继岌大军生变。又因认为庄宗因宠信宦官而亡国，命藩镇杀死各监军的宦官。李继岌改变主意向东进军前往洛阳，但权西京留守张篯拆毁渭水浮桥以阻之，李继岌左右开始逃散，李继岌见大势已去，自杀，工部尚书任圜率军二万六千人归顺了李嗣源。
之后李嗣源否决了霍彦威、孔循等人另建国号的提议，在庄宗灵柩前称帝，以示自己是合法继承兄弟的帝位，是为唐明宗。因郭从谦是弑庄宗者，明宗先假意任他为景州刺史，再杀之，并灭族。
严可求、梁震也因成功预言庄宗败亡而愈发得到各自主公的器重。
时任西川节度使孟知祥为庄宗姐夫，不久后即据蜀自立，自建后蜀，重新脱离中原统治。庄宗年幼诸子因避乱，剃发出家，后来投奔蜀地，亦得到孟知祥的收留和善待。