可李存勖没有想到，李嗣源居然也被乱兵“劫持”了，乱兵当然和李嗣源无仇，但他们已经对李存勖失去了信心，强行推立李嗣源为皇帝，并说“请今上当河南皇帝，令公当河北皇帝。”李嗣源号哭不从，可乱兵哪里肯听，簇拥李嗣源来到魏州，和赵在礼一伙合在一处。李嗣源在军界威望甚高，早就对李存勖心怀不满的军队高层愿意奉李嗣源为主，李嗣源“不得不”勉从所请，说要是去洛阳见皇帝李存勖把事情说明白，当然是带兵去的。（都说赵匡胤陈桥驿兵变是抄郭威的老文章，其实郭威也是从李嗣源这里学的本事。）
李嗣源毕竟和李存勖知根知底，还是有些犹豫，万一事变，灭族是肯定跑不了的。这时，他的宝贝女婿石敬瑭站出来说话：“干大事者不能犹豫不决，我们现在已经没了退路。”李嗣源问他下一步如何走，石敬瑭到底有些本事，献计道：“汴梁扼中原咽喉，只要我们得到汴梁，成便进取中原，不成还可以退保河北。”李嗣源点头称是，便让石敬瑭率兵偷袭汴梁。
李存勖见形势乱成这样，不亲自出马是不行了，放眼朝野，唯一有资格和李嗣源做对手的也只有他这个皇帝。文武群臣见皇帝亲征，便请求李存勖给军队加饷，以保证战斗力。可没想到刘皇后居然带着几个年幼的皇子抱着几个银盆站在群臣面前，说“我们家现在穷的叮当响，哪有钱犒什么军？觉得这几个盆值钱，拿去好了。”众人哪见过这个架式，伸舌而退。
李存勖觉得自己还是有把握战胜李嗣源的，可他率领的大军还没走多远，军队逃亡大半。在乱世中，军权就是政权，而且军人多享有高度的“自由”，他们参军就是追求富贵，谁给的价码高就跟谁。这些人在李存勖和李嗣源的pk中都把宝押在了李嗣源身上，所以趁机逃亡，奔向李嗣源。
同光四年（公元926年）三月，当李存勖来到万胜镇（今河南中牟西北）时，听说李嗣源军已经攻下汴梁，距自己不过百余里，而且自己手下士兵不满万人，带来的可是两万五千人啊。李存勖心中凄惶，喝了一通闷酒，然后返回洛阳，再做打算。在回洛阳的途中，李存勖还劝慰将士们：“朕知道你们跟着朕也很不容易，家里老小都要奉养，魏王继岌带着成都的金帛就回来了，等回京后朕一文不要，全都给你们。”本以意为卫士们会山呼万岁，哪想卫士都不冷不热的回答：“陛下的赏赐太晚了，即使给了，将士们也不会再领陛下的盛情。”李存勖混到如此凄凉的地步，不禁放声痛哭。
李存勖前脚刚回到洛阳，石敬瑭就已经跟到了汜水关（今河南荥阳西北），形势非常的不妙。这时宰相豆卢革劝说李存勖：“陛下不必过于惊慌，魏王殿下的西征军很快就能赶回来，胜负未分之际，还请陛下据守汜水，不能让叛军过来，否则大事真要去了。”李存勖觉得有理，决定再做最后一博，调集他所能调动的所有精锐部队，东征和李嗣源决战。
一切准备就绪后，李存勖阵兵于城外，步骑兵种俱全，如果这支部队能够忠于李存勖，那么李存勖还是有很大的机会翻盘的。但李存勖没有想到，他辉煌的人生并不是结束于他的世仇朱友贞，也不是结束于他的干兄长李嗣源，而是结束于一个叫郭从谦的无名之辈。而且，不是结束于两军阵中，而是他的洛阳城中。
郭从谦原来是个戏子，因为戏演的好（艺名叫郭门高），所以“演而优而仕”，当上了从马直指挥使。郭从谦看到李嗣源来势汹汹，而李存勖则如丧家之犬，知道李存勖大势已去了，就煽动士兵说：“皇帝信不过咱们，早晚要把我们活埋了。现在李令公大军西进，不久便攻克洛阳，愿意跟我取大富贵的就去干掉昏君，立下奇功。”军爷们一听，都说“有道理！”，于是便在洛阳城中造反。乱兵以郭从谦为首，喧哗着攻打兴教门。
李存勖正在后殿用餐，听说郭从谦在自己的眼皮子底下造反，非常的愤怒，久违的血性也涌上来，率着侍卫去和乱兵拼命。可架不住乱兵人多势众（为什么乱兵这么多？李存勖应该反思！），破城而入，双方展开了肉博战。李存勖在乱战中被叛军用箭射伤，躲在绛霄庑下休息。李存勖不想等死，一狠心，把箭从肉中拔出来。可由于伤势过重，又没得到及时的治疗。没过一会，这位身经百战、灭梁平蜀的一代枭雄便命丧黄泉，死年四十三岁。
李存勖死后，侍卫们都对着李存勖的尸体行了大礼，然后大哭而去（其中有两个人：王全斌、符彦卿）。只有一个叫善友的戏子哭着把李存勖的尸体放在乐器中，燃起一把大火，把乐器堆里的李存勖尸体烧成灰烬。
当初李存勖消灭梁朝进入洛阳城时，天下人都把李存勖比成汉光武帝刘秀，觉得唐朝中兴指日可待，也没有因为他是胡人而对他有偏见。只是所有的人都未曾料到，仅仅三年，所谓“大唐中兴”的神话便在冲天火光中中彻底破灭，留下的只是一堆难以辨认的骸骨，和历史无尽的感慨。
王夫之评价李存勖：“存勖可以忍败，而不足以处胜，故胜则必倾。败则唯死而已，胜则骄淫侈靡。”这个观点非常正确，李存勖之所以失败，并不是因为他的智力，而是因为他的度量：做天下共主的度量，所以王夫之说他“有智无量”。
李存勖“因骄致败”的悲剧和前秦苻坚“因宽致败”的悲剧虽然性质不同，但有一点是共同的，就是他们的失败其实就是性格的失败，他们其实都很单纯，但单纯的人往往在社会的生存竞争中遇到强大阻力。人是单纯的，但社会从来就没有单纯过。性格决定命运，就是这个道理。
李嗣源被乱兵“强迫”着来到洛阳，看到李存勖的尸骨，未免落下几滴眼泪，但心里肯定是欢快的很。李嗣源轻拭眼角，对前来拜见的文武百官们说：“现在形势非同往日，大家要做好各自的本职工作，等到魏王回京继位。至于我本人，安葬好大行皇帝后，我就回到成德，到时就不用大家送行了。”
话说的很动听，可宰相豆卢革等人哪个不是官场的瑠璃蛋子？都是身经百战刀枪不入的主儿，哪个不亮事？马上就进行劝进，李嗣源当然不能答应，戏还没演完呢，豆卢革等人就说“现在国家无主，四海播荡，除了太尉您外，还有谁能抗起这副重担？这不仅是我们的愿望，更是天下人的愿望！”李嗣源“架”不住众人的劝说，勉强先答应做监国。
等李嗣源戏演的差不多了，这才在洛阳宫中称帝。租庸使孔循上言：“唐祚终矣，请陛下更建新朝，拟个国号。”李嗣源装白痴，问身边人：“什么是国号？”
左右皆答：“先帝本姓朱邪，因有功于唐朝，更李姓，继昭宗后，灭梁复仇。而今陛下新创大业，自当更国号，以与先帝有所区别。还有，先帝新灭梁朝，梁人未必心服，所以梁人多不愿陛下再称什么唐朝。”
李嗣源摇头：“不可以！我十三岁就事献祖文皇帝，献祖以我为宗亲，后又事太祖皇帝三十年，先皇帝二十年。纵横拼杀，冒刃血战，身被百创，什么苦没吃过？太祖天下就是我的天下，先帝天下就是我的天下。何况同宗异国，事出何典？此事就这样，还称大唐。”
众人还有异议，吏部尚书李琪站在李嗣源一边：“殿下本李家勋贤，有大功于先帝，与先帝亲若手足。如果更改国号，则等于视先帝于路人，先帝梓宫将何所依？”
李嗣源不再想就事多做纠缠，决定国号不变。李嗣源又做了一回好事，追谥李存勖为庄宗皇帝。国号是虚的，权力才是真的，有权走遍天下，无权抗着国号也没什么用。
李存勖死后，他挚爱的刘皇后却和他弟弟李存渥卷起金银逃到了晋阳，两人在路上做了回露水夫妻。结果晋阳留守李彦超拒绝他们入城，李存渥在逃亡路上被部下所杀，刘皇后干脆逃到尼姑庵里落了发，想与花花世界说再见。可李嗣源容不下这个“红颜祸水”，派人把她给杀了。
而名义上的西征军主帅魏王李继岌已经回师，行至渭南（今陕西渭南），接到父亲李存勖已经兵变身死的噩耗，一时想不开，找条绳子上吊死了。随军的行军司马任圜带着西征军回到洛阳，拜倒在李嗣源门下。