史思明交战，双方被杀伤的人数几乎相等。郭子仪率部在后，还未来得及布阵，突然大风突起，吹沙拔木，天地晦暗，即使近在咫尺却看不清，唐军与叛军都大惊，各弃兵仗、辎重，分向南、北方面溃退。这一变故，使洛阳官民受到惊吓，纷纷逃避山中。此役后，各节度使相继溃归本镇，士卒在沿途剽掠，官吏不能禁止，扰乱多日方才安定，只有李光弼与王思礼整敕部队，全军而归。

战后，鱼朝恩把责任推到郭子仪身上，肃宗剥夺郭子仪的兵权，命李光弼接替郭子仪任朔方节度使、天下兵马元帅。因李光弼请求以亲王为元帅，自领副元帅，朝廷于是重新任命赵王李系为天下兵马元帅。李光弼虽为天下兵马副元帅，却仍知诸节度行营，是实际上的平叛主帅，李光弼受命后，以河东骑兵五百人驰赴洛阳，夜入朔方军中。为防叛军进攻洛阳，他认为“当扼虎牢”，于是领兵东出黄河。朔方军习惯郭子仪的宽纵，畏惧李光弼的严厉，左厢兵马使张用济与诸将密谋驱逐李光弼，迎回郭子仪，经劝阻方才作罢。李光弼领数千骑兵东出汜水，张用济单骑迎拜，李光弼责备他没有按时到达，于是将其斩于辕门。

史思明集结重兵南下，分兵四路，企图围攻汴州，李光弼当时正在巡视黄河沿岸各部，得知史思明南下的消息后，立即返回汴州，对汴滑节度使许叔冀说：“你如果能够坚守汴州十五天，我就率兵来救。”许叔冀允诺，李光弼便返回洛阳，待到史思明率军来攻时，许叔冀一旦兵败，却决定投降叛军，许叔冀的背叛，使汴州陷落，叛军甚至南下至江淮一带。

史思明挟胜西攻郑州，李光弼缓行至洛阳后，对东都留守韦陟说：“贼人乘胜来攻，我们应该按兵不动，不宜速战。洛阳城难以坚守，您有什么计策呢？”韦陟请求留兵陕郡，退守潼关，占据险要之地，以挫叛军锋锐。李光弼说：“两军相当，贵进忌退，如今无故放弃五百里地，那么贼人的势力就会更加嚣张。不如移军于河阳，北与泽潞相连，有利则进，不利则退，表里相应，让贼人不敢西侵，这是猿臂之势。争论朝中礼仪，我不如您；如果论及军旅之事，您不如我。”韦陟不能应答。东都判官韦损说：“东京是帝宅，侍中（李光弼）为何要弃守？”李光弼说：“如果要坚守东京，那么汜水、崿岭、龙门一带都要布兵设访，你是兵马判官，能守住吗？”于是，李光弼下文书，令韦陟及河南尹李若幽分率洛阳官民撤离，使洛阳变为一座空城。

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李光弼指挥士卒把油、铁等物资运入河阳，准备防守，并亲率五百骑兵殿后。当时，史思明的游兵已到达石桥，诸将问道：“现在是从洛阳城北绕行呢，还是从石桥上过去？”李光弼说：“就从石桥上过去。”到天黑时，他命令士卒手持火炬，缓慢地前进，队伍严整，叛军紧随其后，但不敢逼近。李光弼连夜撤退至河阳，有士卒两万，但城中口粮仅够十日食用。李光弼检查守备，安排士卒，一律严办。而史思明进入洛阳后，得到的只是空城，他担心李光弼截断后路，只得不退驻白马寺南，又于河阳城南建筑月城，以做防备。

史思明进攻河阳三城，李光弼先设计诱得史思明所部良马千余匹，接着又用木杆铁叉叉住史思明在黄河上的火船攻势，并设计招降了叛军骁将李日越、高庭晖。史思明损兵折将，亲率大军再攻河阳，李光弼问李抱玉：“你能为我坚守南城两天吗？”李抱玉说：“超过两天以后怎么办？”李光弼说：“如果超过两天救兵不来，就随你放弃。”李抱玉同意，然后整兵守城，屡挫叛军，李光弼亲驻河阳中城，用部将荔非元礼之计，击退了叛将周挚的进攻。

在进攻中城失利后，周挚等转逼北城，李光弼立刻率兵到了北城，登上城头，望着叛军说：“贼兵虽多，但混乱不整，不足畏惧。过不了中午，一定为诸位破敌