朱温刚到泽州就听闻到了李克用去世的消息。他大笑数声后又长叹几声：“哎，瞎鸦啊瞎鸦，你跟我斗了这么多年，终是没能斗得过我，更没斗得过天。你活着还对我稍微有点威胁。如今你死了，这天下还有谁是我的敌手！老子平定天下的日子不远了！”
而不久后周德威被李存勖召回，朱温更是得意洋洋，心想潞州孤城无援，不日即下，我可以回去享受我的帝王之乐了。敬翔劝道：“陛下既然来了，就不如稍留些时日，待潞州克后再回。有您天威临此，事将更易。”朱温不乐，白了敬翔一眼说道：“城中人累死的累死、饿死的饿死，都快没了。城池被克，已在眼中。留康怀英的十多万攻城还不够吗？再多留兵力，岂不枉费粮食？”当了皇帝的朱温愈来愈听不进去敬翔的话了。于是朱温带军返回了开封。考虑到刘知俊离开同州，凤翔可能会侵犯同华二州，朱温让刘知俊也带军归镇了。
康怀英见夹寨外虎视眈眈的晋军已退，城内的军民奄奄一息，喜不自胜，以为李嗣昭不久必然出降，便只围不攻了，日日召诸将饮酒作乐。部下军士也都个个懈怠，不设防备，甚至都停了斥候，也无哨骑。
李存勖得知梁军无备，便欲大集将士前往救潞州。他先单独召周德威说道：“先王临终时对我说‘嗣昭忠孝，定不负我，重围不解，似与德威有隙，德威难忘旧怨，吾甚忧之，绝不忍再有存孝之事。待吾丧毕，以吾命谕之，若不解重围，我死不瞑目。”德威听后涕泣说道：“潞围不解，绝非末将救援不力。我到后屡破梁军，后因其所筑夹寨坚固，彼闭壁不出，我求战不得。所带之兵力又不足以攻破夹寨。希望大王明察！先王遗命，更是不敢不遵！今后定当释去私怨，与嗣昭同心协力。”李存勖说道：“我军中以你二人为重。若能效廉蔺之和，何愁不胜？”
晋王召集诸将说道：“朱温所惮者独先王耳，认为我军新丧，欺我年少新立，不习戎事、不能兴师，必有骄怠之心。若简练兵甲，倍道兼行，出其不意，以吾愤激之众，击彼骄惰之师，势如摧枯拉朽，解围定霸，在此一战！”诸将都赞同。
李存勖还派张承业乞师于凤翔，岐王李茂贞已年老志衰，自被梁军败后，兵弱财竭，更不愿出兵以助。想起在李克用丧时，有很多蕃族部落都因崇拜其为人而前来吊孝，各族首领及长官来者有百余人，皆嚎啕痛哭、剪发，以刀划面、割耳，流血洒地，哀痛久久。李存勖就令使者带着丰厚的货币前往西、北各蕃族部落征兵，得万余骑。李存勖还以忠义激励民众，境内丁壮也个个摩拳擦掌、踊跃从军，又募得二万人。
于时晋阳城内，驰马励兵，耀武扬威，枪刀雪亮。旌旗如云。晋王大阅士卒，集众誓师，准备大举南征。
4月24日，晋王使周德威、史建瑭为先锋，带骑兵数千先行。以丁会为都招讨使，自己亲自带领李嗣源、李存璋、李存审、李存贤、李存进、李嗣肱（李克修之子）、安元信等一众将士共七万余人于从晋阳出发，数路齐进，大举南征决战。疾驰五日后到达距潞州四十五里的黄碾。
因潞州城东、北都有大山阻隔，西、南被夹寨紧紧包围。李存勖观察地形后，决定从潞州西面前进，一路平坦无虞，行军二十里，于五月初一到达三垂冈。这天大雾弥漫，天色昏暗。
李存勖忽然想起，在自己四五岁那年，跟先王出征，得潞州而回时，先王心情极好，曾在此置酒作乐，使伶人作歌，音声凄怆。先王使自己坐于其怀中，抚髯指着自己说道：“老夫壮心未已，二十年后，此子必代我战于此。”当时年幼，很多事都忘记了，唯独这一件记得最是清晰。回忆往事如在昨日，不胜唏嘘。真想不到先王之语竟然成真！而如今据当年也正好是二十年！心中说道：“父王保佑，使孩儿此战必胜！”
三垂冈这座山因其形而得名，有主峰三座，分别向三方延伸。山坡较缓，并不太高，最高处也不过五十丈而已。南北长九里，方圆三十里，林木繁茂，正适合伏兵。李存勖就在此埋伏下军队，稍作休整，准备次日清晨大攻梁军。
第二日一大早，仍然是昏雾四塞，飘飘渺渺朦朦胧胧的雾气遮盖了整个天地、山林，能见度不过数十步而已。微风轻拂，令人精神一爽。李存勖喜道：“天助我也！”带着大军乘雾而行，直抵夹寨。
由于连斥候都撤了，晋王举众南来，这么大的动静梁军竟然一无所知。而这两日又连续大雾，放松警惕、无比懈怠的梁军甚至连晋军直抵家门口都没有察觉。
李存勖令周德威、李嗣源分兵为二道，德威攻西北隅，嗣源攻东北隅。军士呐喊鼓噪声响震数十里。直到这时，梁军才明白发生了什么。而很多将士都尚未睡醒，军中纷扰，惊慌失措。康怀英与副招讨使符道昭赶忙布置军队，然已处于一片混乱之中。
发动攻击前，李存璋、李存审已经指挥步兵分别在西北隅、东北隅迅速填平了沟堑、砍断鹿角、烧坏栅栏，毁坏了墙垒。在晋军蜂拥般的攻势下，坚固无比的夹寨终于有了突破口，梁兵再难阻止他们进入。李嗣源带领其横冲都驰突而入，率先攻入东北隅。横冲都所向披靡，梁军纷纷奔溃。
此番伐潞州，史建瑭做为先锋将，志要杀数百梁人以泄愤。因史建瑭之父就是在上源驿时为救李克用而死于梁军的史敬思。距李嗣源攻入东北隅后不久，史建瑭第一个攻入西北隅。见梁兵如见仇人，他双目血红，青筋暴起，长枪起处，梁兵纷纷毙命。梁兵见后纷纷躲避相诫道：“当避此史先锋！”周德威大笑道：“敬思有子如此，当无所恨！”随即拍马舞大刀带军紧跟着杀入，大刀所向，寒光闪闪敌胆寒，呜呼哀嚎贼命丧。一时间梁军被杀得魂飞魄散，仓慌乱逃。
然而战斗移时，已有大部分梁军准备妥当，康怀英亲自策马巡回各处指挥军队，欲凭着数量优势做困兽之斗。符道昭则恃勇持枪上马，亲当薄弱处，身自搏战。战斗一时间陷入了僵持。