洪谷设计战官军 唐军损将又折兵
得知朝廷要来讨伐的消息，李国昌是又怒又怕。怒的是朝无忠臣，怕的是日后事业愈加难建。心想事到如此只有先下手为强，胜了唐军，保住地盘，再做下一步打算。
于是李国昌带军前往与李克用合兵一处，先攻陷遮虏军、岢岚军，之后进入忻州境内。
曹翔到达晋阳后，又发义成、忠武、河阳三镇兵会合于晋阳，与康传圭、李钧等一同前往忻州营救。在唐军将要进至洪谷时，曹翔的探卒来汇报地形“此处谷口，形如一漏斗，入口甚宽，出口甚窄。”曹翔问道“两侧山峰适合埋伏吗？”探卒回道“两侧山峰均是壁立万仞，高深陡峭，连猴都爬不上去，不可能有埋伏。”“好，全军前进！”于是唐军进入谷口，慢慢地布满了整个山谷口。在进入之前，康传圭进言道“出口很窄，万一有沙陀阻挡，将对我们不利。”曹翔白了他一眼，”你没打过仗吗？就算有敌军挡也只能挡住一时，在我们数万大军猛烈进攻下，再多敌军也会被我们消灭的。退一万步来讲，即便冲不出，我们也还是可以从入口退出得嘛，也不会损失太多兵力。”康传圭听完这话便不再说什么了。
在唐军有数千人出来山谷时，果真遭到了一队沙陀骑兵的攻击，为首的正是李克用。他们将出来的唐军迅即冲散，之后分成两队。李克用令康君立外向冲杀唐兵，李克用则转骑，内向唐兵的出口前进。康君立将出来的唐兵大部分杀掉，李克用则将剩余部分逼到了谷口旁边，他们开始挤作一团。李克用抽出弓箭来，对着唐兵一通连射，箭箭不虚发，连毙数十唐兵。之后令沙陀骑兵将出口死死堵住，里面的唐兵不敢也出不来。
这时唐军已全进入了山谷地区，曹翔正处于后方，听说了出口发生的情况后，令处于前方的昭义节度使李钧派勇士冲突，拼死也得夺得出口。李钧于是选出骑射俱佳者数十人，前往突击。可惜没多大会就全阵亡了。盛怒之下，李钧亲自弯弓骑马带上随从数十人前往冲杀。李钧果然骁勇，连杀数名沙陀骑兵，部下人也都个个争奋，竟冲出了谷口近百米。后面的官军开始蜂拥而出。李克用见形势危急，若唐军得出谷口，原计划将落空。心想败军先灭将，先除了主将再说。他骑马火速赶来，望见李钧正杀掉一名沙陀骑兵，此时与李克用之间毫无任何阻碍。李克用瞅准时机，张弓搭箭，脱了弦的箭如流星一般朝李钧飞去。箭势又疾又猛，李钧望见时已到了他面门，反应过来时哪里还躲得开，穿脑而过，登时毙命。
李克用又射杀了十余名唐兵，之后收起弓箭。拿出丈八铁枪，纵横冲荡，其部下也个个鼓勇搏击，再次将唐军杀个七零八落，逼他们退入谷中。经这么一番折腾，唐兵又损失近千人。这回再没唐兵敢出来了。
曹翔决定带大军从山谷的进口处退出。这正是一个下坡路，他们看不到前方太远。在他们出来数千人后，忽然发现了遍地旗帜、刀枪林立。这是李国昌与李尽忠带领的大队沙陀兵。由于靠近山谷口的那段路崎岖不平，不利于骑兵，因此李国昌选择在稍远的地方列阵等待。这回曹翔可有的怕了，但事已至此，只得一战了。况且自己处于居高临下之势，数量也占据优势，于是两军便展开了战斗。唐军战斗力远逊于沙陀，但靠着优势兵力，一时还打的难分难解。
正在难分伯仲之际，忽然又有一队兵力杀入唐军。原来是独眼龙带领他那队沙陀军从后侧方绕远路迂回了过来，横贯唐军之阵。唐军人人胆战、个个心惊，直被杀得呜呼哀嚎、丢盔弃甲、四处奔逃。其实，李克用只是带了五百精骑火速赶来已备不虞，当曹翔看清实情时，已经晚了，唐军开始了全面溃败，不可能重新集结兵力再战了。火将军李国昌与李尽忠又都是“万人敌”之将，令唐军望之生畏。沙陀军开始如老鹰扑兔般到处追杀唐军，这时候曹翔又羞又怒，忽然心悸喘不过气来，头一阵阵眩晕，从马上倒下来而死。
沙陀军才追了一里多路，李国昌就命令停止了。他说道“我们此战只是要挫败他们，让他们知难而退，不可将唐军视为仇敌，灭之而后快。”
此战虽胜，朝廷仍在集结大军。为保证后方安全，李国昌与李克用商量，李国昌带领少数兵士回到蔚州，李克用则带领大军去攻晋阳。晋阳之地，东连燕、豫，西界大河，北有宁武、偏头、雁门诸关，控带山河，踞天下之肩背，为河东之根本，俨然一重镇，自古以来为兵家必争之地，北齐神武帝高欢、大唐李渊、李世民父子就是以晋阳为资，攻取天下。
若能拿下晋阳，李国昌父子俩就可以雄踞代北，与唐朝分庭抗礼。之后再去讨伐黄巢，将功赎罪，朝廷到时定能重新接受沙陀。这正是李国昌的“精”忠报国之想法。洪谷之战前，盖寓将谋略告诉李国昌，李国昌召他私下商谈许久，相得甚欢。认为得此良辅，李克用定能成就一番伟业。走前他嘱咐盖寓“吾子英略不凡，只是侍武自负，年轻人难免骄傲，希望你能多加引导。”
880年二月，李克用领沙陀军与投附自己的汉族兵二万馀人进逼晋阳。正在晋阳形势危急时，唐军阵营又发生了变故。
在曹翔死后，皇帝使康传圭代其做了河东节度使。这康传圭爱用酷刑以示自己威严，又强取富人财物占为己有。终于，晋阳的士兵怒不可遏发动兵变，将其乱刀杀死。为了平息晋阳骄兵之怒气，唐僖宗使宰相郑从谠做河东节度使来安慰兵士。郑从谠貌温而气劲，多谋而善断，来到后只将发动兵变的为首者几人，当众数其罪而杀之，然后安慰众军士，军中这才安定下来。