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。
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