公元884年四月，李克用的軍隊來到宋州城外。朱溫及周岌、時溥帶領眾將迎出大營，隻見李克用帶領幾十名將官，俱都騎口外高頭大馬，威風凜凜。為首一人身高八尺有餘，白麵紫須，一隻眼圓睜，眼中射出藍光，另一隻眼微渺，似睜似閉，一身镔鐵甲，真是不怒自威，這人正是威震長安的獨眼龍李克用。
四位統帥攜手走入大帳，坐定後，李克用向朱溫等詢問軍情戰況，朱溫等詳細介紹了之前的戰鬥情況,然後就商討下一步行動計劃。最後他們決定先打駐紮在太康的尚讓，再攻西華的黃思鄴。
公元884年四月初四，四路兵馬發起攻擊。有了李克用的沙陀精兵，尚讓不是對手，被殺得大敗，退出了太康城。接著四路軍馬乘勝攻擊西華，黃思鄴敗走，陳州之圍遂解，黃巢退走故陽裏（今淮揚北部）。
陳州人感念朱溫發兵救他們，在城中為朱溫立生祠，供人焚香禮拜。趙犨從此也成了朱溫的死黨，一切聽命於朱溫。
黃巢恨透了朱溫，帶領軍隊去打汴州，朱溫得到消息不敢在陳州停留，急忙回兵去救汴州。尚讓帶領五千兵馬為前鋒，一下殺到大梁附近的繁台（今開封市東南），朱溫手下大將朱珍和龐師古趕到，才把尚讓擊退。朱溫急忙向李克用告急，李克用帶領麾下軍馬與一部分忠武軍從許州出發追擊黃巢，在河南中牟附近的王滿渡追上了黃巢的隊伍。李克用趁黃巢兵渡河時發起攻擊，大破黃巢軍，消滅了黃巢軍一萬餘人。在其後的戰鬥中黃巢的軍隊被擊潰，尚讓這位原義軍的二號人物也投降了感化軍節度使時溥。而黃巢的大將李讜、霍存、葛從周及張歸厚、張歸霸兄弟則投降了朱溫。
黃巢帶領殘兵敗將繞過汴州向北逃去，李克用率兵在後麵緊緊追趕，追到封丘與黃巢又打了一仗，黃巢又吃敗仗。當夜大雨，黃巢繼續向東逃走，李克用追過了胙城和匡城。黃巢這時剩餘人馬隻有一千人左右，繼續向兗州逃去。而李克用一路追趕，一夜行軍二百多裏，能跟上隊伍的也隻有幾百人了。追到冤句，人困馬乏，糧草不濟。李克用決定先回兵汴州補充糧秣再去追殺黃巢。這次追擊黃巢，李克用大獲全勝，俘獲了黃巢的幼子及乘輿器物及符印還截獲黃巢掠去的男女近萬人。李克用命令遣散這些百姓，帶兵馬來到汴州。
李克用回兵汴州，感化軍節度使時溥覺得立功的機會到了，他派手下大將李師悅和降將尚讓追擊黃巢。李師悅在兗州瑕丘追上了黃巢，雙方打了一仗。黃巢這時隊伍隻剩千餘人，而官軍有上萬人，黃巢戰敗，千把人也死傷殆盡。
公元884年六月十七日（丙午日），黃巢兄弟並妻妾隻帶著外甥林言逃進泰山狼虎穀。李師悅和尚讓追兵將近，黃巢見走不脫便對林言說：“我本想為國除奸，滌蕩朝廷汙穢。可惜事成不能身退，這是我的錯誤。你現在砍下我的腦袋，獻給朝廷，可保你富貴，不要讓別人殺我請功。”林言不肯下手，黃巢拔出佩劍自刎而死。林言砍下黃巢的頭，又殺掉了黃巢
的妻子和兄弟，拿著他們的頭顱要去獻與時溥，但在路上碰到沙陀博野軍，殺俘冒功是他們的拿手好戲。他們把林言也殺了，帶上這些人的頭顱和俘獲的黃巢後宮女人，到徐州向時溥獻功去了。
在正史中都寫出黃巢死於泰山狼虎穀，但在野史中有不少描寫說是黃巢並沒有死，而是脫逃為僧。北宋人陶穀曾寫過一部書，叫做“五代亂紀”。在書中他說：“巢既遁免，祝發為浮屠，有詩雲‘三十年前草上飛，鐵衣著盡著僧衣。天津橋上無人問，獨依危欄看落暉。’”可見對於黃巢這樣反抗唐末暴政的英雄人物，人們是不希望他就這樣死掉，而是希望他永遠活在人間，他是敢於挑戰封建統治的一麵大旗。