途中，姜公辅对德宗说：“朱泚曾经做过泾原军统帅，受他弟弟朱滔的牵累，而被召到京师闲着没事，心里当然很不痛快。现在如果乱兵奉他为主，情况就更复杂了。请快召他同行，或者派人将他杀了，以防后患。”德宗心慌意乱，也不多加考虑，只说了句：“来不及了！”就一路逃奔往奉天（今陕西乾县）去了。
泾原乱军进入宫廷，登上含元殿，大掠府库，搬运金银布帛。附近百姓也乘乱进宫，抢夺国库及皇室财物。叛军头子姚令言见自己弹压不住，想到朱泚住在长安，就和泾原将士商议，请他出来维持局势，将士都同意了。于是，朱泚当上了叛军总头目。
这天半夜，朱泚进入宫廷，来到含元殿，自称权知六军，暂时统领大军。第二天一早，贴出告示，百官才知道德宗已逃出京师，由朱泚出来维持。百官有的去追踪德宗，有的便来见朱泚。
朱泚阴谋篡位。光禄卿源休因怨恨德宗，极力劝朱泚篡位叛逆，朱泚很高兴。源休又为朱泚游说利诱文武臣僚，要他们归附朱泚。检校司空李忠臣、工部侍郎蒋镇、太仆卿张光晟、都官员外郎彭偃等人，都想攀龙附凤，做个开国功臣，便也都劝朱泚称帝。
朱泚知道司农卿段秀实威望很高，但一直得不到德宗的信用，估计他会怨恨德宗，拥护自己，便派人去将他请来。朱泚说：“段公前来，我的大事就成了。”段秀实劝导他说：“你素有忠义之名，当前应该说服军士，晓以利害，奉迎圣驾，重回宫廷，这才是莫大的功劳。”朱泚听了，很不高兴。但因为段秀实和自己一样，都是被朝廷撤职的，便依旧信任他。
左骁卫将军刘海宾、泾原都虞侯何明礼、孔目官岐灵岳，都是段秀实的好朋友，段秀实暗中与他们商量，谋除朱泚，迎德宗回京。
十月初七，朱泚派泾原兵马使韩曼率领精兵3000人，声言去接德宗回京，实际上是去袭击奉天，除掉德宗，以便自己篡位。当时奉天守备孤弱，段秀实非常着急，便与岐灵岳商议，偷取姚令言的符命，派人追上韩曼，命令他领兵回长安，等候与大军同时出发。可是，偷取姚令言的官印没有偷到手，段秀实就用他司农的官印倒印在符命上，派一个健步善走的人去追韩曼。韩曼接到符命后就带兵回到长安。朱泚、姚令言一看，大吃一惊，查问原因，知道是岐灵岳做的，便将他杀了。歧灵岳一人独自担罪一直到死，丝毫没有牵连到段秀实等人。
当天，朱泚召李忠臣、源休、姚令言及段秀实等人商议称帝的事。段秀实再也按捺不住满腔怒火，突然站了起来，一把夺过源休手上的象牙笏板，走向前去，一口口水唾在朱泚脸上，大骂道：“你这个狂贼，我恨不得把你碎尸万段，岂能跟你造反！”说着就举起象笏向朱泚砸过去。朱泚急忙用手来挡，额头已被砸中，血流一地。紧接着，段秀实一把揪住朱泚，举笏乱打。其他的人一下子都惊呆了，不知道怎么办。还是李忠臣先醒悟过来，走上去帮助朱泚，朱泚才得以脱身。段秀实眼看事已不成，就对着朱泚的党羽们说：“我不跟着你们造反，为什么不把我杀了呢？”众侍从这才一拥而上，乱刀把段秀实砍死。后来刘海宾、何明礼也因谋杀朱泚不成，被朱泚杀害了。
十月初八，朱泚自称大秦皇帝，改年号为应天。任命姚令言为侍中、关内元帅，李忠臣为司空兼侍中，源休为中书侍郎、同平章事，蒋镇为吏部尚书，彭偃为中书舍人。册立弟弟朱滔为皇太弟。由姚令言与源休共掌朝政。源休又劝朱泚诛灭在京城中的皇室宗族，使百姓对唐室绝望，因而杀了郡王、王子、王孙等共77人。
唐德宗到了奉天，百官陆续到来。左金吾大将军浑瑊也抵达奉天。浑瑊素有威望，是朝中的名将，由于他的到来，人心才渐渐安定下来。德宗任浑瑊为京畿、渭北节度使。又颁诏征发就近各道兵来奉天勤王。
十月十三日，朱泚亲自率领叛军攻逼奉天。以姚令言为元帅、张光晟为副元帅，以李忠臣为京兆尹、皇城留守。军势盛大。
唐邠宁留后韩游瑰、庆州刺史论惟明接到德宗诏书，立即领兵3000到奉天。韩游瑰军队刚进了奉天城，朱泚叛军也随后来到。浑瑊、韩游瑰与叛军血战了一整天。朱泚叛军想要夺取城门，恰巧城门内有几辆堆满稻草的车子，浑瑊命将草车塞住城门，放火燃烧，又命军士都用长刀，跟在车后，乘火击贼，叛军才退走。
朱泚围困奉天，已将近一个月，仍不能攻克。城中粮食已尽，每到夜里，守城唐军便用绳索把人缒到城外去挖一些芜菁和萝卜来充饥。唐军虽饥寒交迫，但斗志不衰。这时，各路勤王兵相继赶来，李怀光率兵5万来到长安附近，李晟率兵万余也屯兵于东渭桥，长安叛军只好向朱泚求救。
朱泚内心以长安为忧，于是加紧攻击奉天。他叫和尚法坚设计制造了一架又高又大的云梯，用兕牛皮裹着，下面装上大轮子，梯上可承载壮士500人。城中人看了，都很恐惧。德宗问群臣有何计可破。浑瑊说：“依臣看那云梯的样子很沉重，重则容易陷，臣请先预测他们进攻的方向，在那里先挖一条地道，积累柴薪，储备火苗等着他们。”于是估计云梯将要经过的路，在城的东北角，挖了一条长30步的地道，堆放了许多膏油、松脂、柴薪、芦苇在那里。
朱泚指挥大军击鼓喧嚷着进攻南门，声势很大，但攻势不猛。韩游瑰看出了朱泚声东击西的战术，带兵严密防卫城的东北角。果然不出唐将所料，叛军推着云梯来攻城东北。云梯上铺着湿氈，挂着水袋，载着军士。云梯左右两侧又有攻城的战车。士兵跟在云梯下面，抱着木柴，背着土包，填塞壕沟，向前挺进。云梯上的叛军居高临下，弓箭弩石如雨点般向守城官军射来，官军死伤不计其数。
德宗看到这种形势，只好与浑瑊相对哭泣。当时唐军将士又冷又饿，又缺乏铠甲战袍。浑瑊以忠义激励大家，将士们都视死如归，奋力应战。浑瑊身上中了流矢，仍然指挥大家奋勇抵抗，始终没有说过一个痛字。
战斗进行到白热化的程度，突然，叛军云梯碾过地道时，一个轮子陷进地道里，既不能前进，也不能后退。唐军从地道中放火烧云梯，城墙上的唐军欢声震地，纷纷将干柴、松脂、油膏投向云梯，片刻之间，云梯及梯上的叛军都被烧成灰烬，焦臭味遍及数里。唐军从东、南、北三面一齐杀出城来，太子亲自领兵督战，叛军大败，死伤了好几千人。
这时，前来勤王的李怀光在沣泉击败叛军，朱泚闻讯大惊，急忙引兵逃回长安。大家都认为，如果李怀光再过三天不来的话，那么奉天城就守不住了。
在“泾原之变”以前，唐朝统治者锐意进攻，决心要消灭叛藩。在此之后，统治者转而对藩镇采取迁就的态度。784年（唐兴元元年），正月，唐德宗下诏罪己，说兵兴连年、天下骚扰的原因在于自己缺德少才，驾驭无方，致使李希烈、田悦、王武俊、李纳等疑惑畏惧。宣布除朱泚一人外，其余一律既往不咎，赦免无罪。于是，王武俊、田悦、李纳等都去掉王号，上表请罪。只有李希烈仗恃着自己兵力强大，财物富饶，不肯归顺。朱滔也因为朱泚的缘故，没有归顺。
奉天解围之后，由于勤王的朔方节度使李怀光认为朝廷对自己不信任，转而与朱泚联合，导致了德宗又从奉天狼狈逃到梁州（今陕西汉中）。
李怀光生性粗鲁，从河北来奉天途中，几次对人说起宰相卢杞等人都是奸臣，应该诛杀。奉天围解，李怀光自恃功高，皇上必然厚礼相待。不料卢杞却向德宗建议：“李怀光千里来援，叛贼丧胆，不如派他乘胜去攻取长安，定能破敌。如果让他到奉天来朝见皇上，皇上一定要赐宴颁赏，而停留上好几天。使叛贼得以回到京城，从容准备，那时便难取了。”德宗竟然听信卢杞的话，命李怀光立刻进取长安。
李怀光认为自己千里赶来勤王，破朱泚，解重围，近在咫尺竟不能见天子一面，心中十分不满，对人说：“我现在受到奸臣的排挤，事情已经很清楚了。”便引军回咸阳，不再前进。并接连上表揭发卢杞等的罪恶。德宗不得已，只好将卢杞贬为新州司马。
李怀光胁迫德宗驱逐了卢杞等，内心很不安，怕德宗将来治他的罪，便心生异志。他暗中派人与朱泚通谋，准备帮助朱泚再次进攻奉天，讲好事成之后，两人平分关中。
784年（唐兴元元年二月），李怀光派部将赵异鸾潜入奉天，联络原来的朔方将士在晚上纵火焚烧乾陵，并作为内应，活捉德宗。赵异鸾到了奉天，就向浑瑊自首了。浑瑊急忙禀告德宗，并劝德宗移驾梁州。德宗命浑瑊严加戒备，留戴休颜等守奉天。浑瑊尚未部署完毕，德宗的车驾已经出了奉天城西门。朝臣将士，上上下下，狼狈仓促跟大驾之后，逃亡梁州。
李怀光反叛，唐朝形势进一步恶化，幸亏李晟率各路援军艰苦奋战，才挽救了危局。五月，唐军开始大反攻。李晟与浑瑊东西并进。浑王瑊、韩游瑰、戴休颜等进攻咸阳（今陕西咸阳市），李晟与骆元光、尚可孤等，东略长安。李晟如今召集诸将商议作战计划，有的将领主张先由南边攻取外城，抢占坊市，然后再向北进攻宫阙。李晟说：“外城坊市狭隘，行动不便，如果发生巷战，居民惊慌，必定混乱，于官军不利。现在叛军重兵聚集在宫苑之中，如果从苑北进攻，直捣敌人心脏，叛贼必定崩溃。这样宫阙不致残破，居民也不致受到惊扰，这才是上策！”诸将都极口称好。
李晟率军来到光泰门外米仓村，亲临指导修筑营地工事，工事尚未修完，叛军来攻，李晟部将出阵迎敌，双方鏖战，各不相让。李晟亲自率众前进，把叛军冲散，一直追进光泰门。之后李晟又继续指挥将士攻城，终于把叛军打出了长安。七月，德宗回到长安。
朱泚从长安败走以后，奔往泾州（今甘肃泾川），随从只有骑兵100多人，当他走到彭原（今甘肃庆阳）时，被部下刺死。李怀光逃回河中，后来为浑瑊和马燧所攻，兵败自杀。朱滔也为部将刘济所代替，唐王朝和河北藩镇的战争就这样结束了。
河南的李希烈在河北藩镇归顺朝廷时，独不从命，784年（唐兴元元年）正月在汴州正式称帝，国号大楚，改元武成。接着，出兵夺取江淮，没有成功，转而攻打蕲、黄、夏口，也被唐军击败。786年（唐贞元二年）三月，李希烈被他的部将陈仙奇所毒杀，唐朝就以陈仙奇为淮西节度使。不久，原李希烈部将吴少诚又攻杀陈仙奇而自立，唐朝廷又同样予以任命。
唐德宗自兴元回到长安后二十多年间，对藩镇执行姑息的政策，求得暂时的安定。唐王朝与藩镇维持着妥协的局面。
805年（唐永贞元年），唐宪宗即位。当时，中央军力和财力都有了一定基础，唐宪宗发愤图强，再次与藩镇开展了斗争，并取得一定的胜利。806年（唐元和元年），剑南西川（今四川成都）节度使副使刘要求兼领三川（剑南西川、东川及山南西道的合称）节度使。因朝廷不许，就发兵攻打东川节度使治所梓州（今四川三台县）。宪宗即派高崇文率神策军出征，很快攻克成都，生擒刘，平定了叛乱。同年，还平定了夏绥节度使杨惠琳的叛乱。807年（唐元和二年），镇海（又名浙西，今江苏镇江）节度使李锜叛变，宪宗调邻道兵征讨，李锜被部将所杀。这几次平叛的胜利，使宪宗及主战派增强了信心。
809年（唐元和四年），成德节度使王士真死，其子承宗自言，要求朝廷任命。宪宗以宦官吐突承璀率兵征讨，没有取得胜利，最后以王承宗输贡赋为条件暂时妥协，承认承宗继位。812年（唐元和七年），魏博节度使田季安死，子从谏年幼继位，军中推立大将田弘正。田弘正表示，行朝廷法令，输赋税，请朝廷任命管内地方官，送从谏入京。长期割据的魏博镇，一举而归于朝廷，河北藩镇大为震动。
淮西吴少诚死后，由其养弟吴少阳接任。814年（唐元和九年），吴少阳死，子元济继立。发动叛乱，屠舞阳，焚叶城，掠鲁山，直达洛阳近郊。宪宗发兵讨伐淮西，但因所命将帅不得力，出兵三年仍不能奏效。817年（唐元和十二年），宪宗任命宰相裴度为淮西宣慰处置使，亲临前线督师，唐邓节度使李愬在一个风雪弥漫的冬夜，率领9000士兵突袭淮西镇的治所蔡州城，一举活捉了叛乱头子吴元济，平定了淮西之乱。
淮西平定后，沧景、卢龙、成德等镇，相继归顺中央。淄青镇李师道一时独立顽抗，不久也被讨平。到这时，唐朝出现了暂时的统一局面。但是这种局面没能维持多久，由于藩镇割据的基础即土地、人口和甲兵仍掌握在藩镇手中，所以820年（唐元和十五年）唐宪宗死后，河北三镇又叛，其他藩镇也相继恢复割据。藩镇割据林立的局面此后一直延续到唐朝灭亡，没有大的变化。
藩镇割据给唐朝后期的人民带来了深重的灾难。藩镇之间的不断攻战，以及藩镇和中央政府之间的战争，严重地破坏了当时的社会经济，人民遭兵祸。无论是藩镇辖区内，还是唐政府控制区内，人民的兵饷赋役负担都十分沉重。由于藩镇割据所造成的分裂局面，也削弱了当时国家的防御力量，造成了唐朝国势的衰落。
