與此同時，玄宗皇帝命劍南（今四川省大部，雲南省瀾滄江、哀牢山以東及貴州省北端、甘肅省文縣一帶）準備物資，理由是為前線的作戰做準備。出逃前一天的夜裏，龍武大將軍陳玄禮忽然接到玄宗皇帝聖旨，讓他集結禁軍，同時挑選九百匹好馬，準備護送玄宗皇帝出征。為了避免生變，玄宗皇帝的所有命令都在暗中下達，不知情的人根本不會覺察到一絲異樣。比如當時的大多數將士，一直到了出發的時候才知道進軍的方向是劍南，而不是戰火連天的北方前線。淩晨，玄宗皇帝移駕大明宮，同時召集所有親近大臣和將領，為出逃做最後的準備。
天蒙蒙亮之後，玄宗皇帝帶著楊玉環、皇親國戚、親信大臣和宦官等，從延秋門悄無聲息地出了長安城。隊伍路過左藏庫（即唐朝國庫）的時候，楊國忠見大批財物無法帶走，建議玄宗皇帝放火燒毀。玄宗皇帝到底沒有喪心病狂，他念及百姓受到戰火之苦，決定將左藏庫裏的財物分發給百姓，並且留下一隊士兵在他們走後予以執行。然而，等到玄宗皇帝走後，這隊士兵立即衝進左藏庫哄搶，聞訊而來的百姓也很快加入了哄搶的隊伍，長安城頓時亂作一團。最終，左藏庫也沒有逃過被焚毀的命運，守城將士趕來救火，殺了十餘個亂民才穩住局勢。但是在穩住局勢之後，守城將士隨即派代表出城到安祿山軍中請降，將長安城拱手讓了出去。
這個時候，還有不明真相的大臣趕來上朝，雖然皇宮的儀仗隊還在，但是當他們走進宮門之後，才發現整座皇宮已經空空如也，大家才知道玄宗皇帝已經連夜出逃了。消息傳出來後，長安城掀起新一輪混亂，王公大臣們爭相逃命，亂民不僅闖進了這些人的家中搶奪，甚至還闖進了無人看守的皇宮，整個長安城頓時陷入一片混亂，滿眼都是亡國景象。因此，安祿山進城之後的首要任務居然成了維穩，好在守城將士全力配合，才沒有出現大規模的屠殺行為，長安城也沒有遭到太大的毀壞。
玄宗皇帝一行人由禁軍護衛，一路倉皇向劍南道逃竄。宰相楊國忠下令，大軍所過之處有橋毀橋，有路斷路，致使大批逃亡百姓被安祿山叛軍追上慘遭屠戮。玄宗皇帝於心不忍，命令高力士留下搭救百姓，但是叛軍很快追至，高力士也隻好自顧逃命。行至鹹陽（今陝西鹹陽）的時候，一行人已經是饑腸轆轆，玄宗皇帝讓宦官去找當地的官吏，才發現當地的官吏也早就逃之夭夭了。楊國忠派人向老百姓買食物，老百姓才知道玄宗皇帝就在行進隊伍中，於是紛紛前來進獻食物。隻可惜老百姓隻有粗糧糊口，進獻給玄宗皇帝的食物已經是他們的最好的食物，但是玄宗皇帝等人仍難以下咽。
望著眼前這些樸實而困苦的百姓，玄宗皇帝第一次知道他們的食物如此難吃，一時間百感交集，不知不覺落下淚來。玄宗皇帝一哭，隨行官員和進獻百姓也跟著哭，頓時哭聲連成一片，響徹天地。然而，悲痛掩蓋不了饑餓，眾人哭過之後開始爭相狼吞虎咽。由於沒有餐具，一眾皇親國戚和文武百官隻能蹲在地上用手抓著食物吃，即便如此仍然沒有吃飽。最後，玄宗皇帝賞賜了進獻食物的百姓金銀財物，便帶著眾人匆忙上路了。百姓擔心安祿山叛軍屠殺，也紛紛逃散，整個鹹陽城瞬間成為一座空城。
當夜，一眾人馬露宿山野，眾人長途勞頓的怒氣開始逐漸形成，大家都開始怨恨楊國忠等奸佞之臣。一位正直大臣因此向玄宗皇帝進言說：“安祿山謀反之心路人皆知，常有朝臣和地方官進言提防，但大多都被莫名其妙地殺害了。這是因為陛下身邊聚集了一批小人，他們收受了安祿山的賄賂，阻塞了陛下的聖聽，才使局勢惡化到了今天的地步。遙想當年姚崇和宋璟做宰相的時候，所有大臣都敢於犯顏直諫，沒有人阿諛諂媚，真懷念那時的政治清明啊！如果不是安祿山反叛，陛下恐怕仍然被小人圍繞，永遠都聽不到正直之士的話了。”玄宗皇帝聞言也隻能唯唯諾諾，一邊承認自己的過錯，一邊安撫大家的情緒。
第二天，駐守潼關的王思禮追上玄宗皇帝，大家才知道哥舒翰已經被俘。玄宗皇帝隻好任命王思禮為河西、隴右節度使，趕回潼關去收拾殘兵，繼續打擊安祿山的叛軍。不過，這個時候的玄宗皇帝已經全然沒了天子的威儀，本人蓬頭垢麵不說，身邊的文武大臣也對他禮數從簡，基本上沒有人再把他當回事兒了。因此，王思禮接到任命之後也是哭笑不得，因為就算有皇帝本人的親自任命，他也隻能做一個光杆司令，更別提回去打擊叛軍了。但時局畢竟已經發展至此，王思禮隻好接受任命，匆匆趕回潼關後潛伏下來伺機而動。
送走王思禮，玄宗皇帝一行繼續趕路，由於情況越來越糟糕，大家心中的怨氣也越來越重。行至馬嵬驛，正直官員和武將對宰相楊國忠的不滿終於爆發，龍武大將軍陳玄禮對太子李亨直言不諱，認為國家破敗至此，完全是楊國忠一手造成的，因此要求他下令斬殺楊國忠以謝天下。雖然得到了宦官集團的支持，但是楊國忠有楊玉環做後盾，李亨得到建議後並沒有立即作出回應。恰逢此時，吐蕃有使者到隊伍中來，楊國忠也知道文臣武將要對他不利，因而想要依靠吐蕃的勢力自保。這一做法正好給了陳玄禮口實，他立即以楊國忠和吐蕃勾結謀反為由，讓部下殺死了楊國忠。
當時，楊國忠正在和吐蕃使者並馬而行，陳玄禮派去的武將大喊“楊國忠謀反”，拈弓搭箭就射了過去。這一箭沒有射中楊國忠，卻射中了他的坐騎，楊國忠隻好落荒而逃。但是人腿畢竟跑不過馬蹄，武將們很快追上了楊國忠，將他殺死後，又將其肢解，並且將他的頭顱插在長矛上示眾。與此同時，陳玄禮還派人將楊國忠的妻妾和子嗣斬盡殺絕，禦史大夫魏方進出麵勸阻，也被殺死。接近著，陳玄禮率兵包圍了玄宗皇帝下榻的驛站，也就是馬嵬驛。玄宗皇帝不明所以，宦官告訴他楊國忠謀反，已經被陳玄禮殺了。玄宗皇帝雖然心知肚明，卻不得不出麵陳述了楊國忠的罪狀，意思是不會追究陳玄禮等人的罪過。
然而，陳玄禮等人還是不肯離去，非要讓玄宗皇帝交出楊玉環。玄宗皇帝不肯，交涉無果後，隻得退回驛站和陳玄禮等人對峙。高力士勸說玄宗皇帝，楊國忠已死，其勢力也被鏟除幹淨，無法再被玄宗皇帝倚重，不如交出楊玉環平息眾怒。玄宗皇帝寵幸楊玉環至極，半生幸福都寄托在她的身上，因而仍然不肯就範。參軍韋諤又勸諫說，將士們擔心楊玉環日後會對他們不利，最好交出楊玉環，以免生變。玄宗皇帝無可奈何，為了避免楊玉環受辱，同時也是為了讓她留有全屍，隻好讓高力士把楊玉環引入密室，將她活活勒死。屍體被抬出來示眾後，陳玄禮等人隨即跪地請罪，叩頭請罪不止。玄宗皇帝對他們安撫一番，第二天便繼續起程，一切如故，這就是我國曆史上著名的馬嵬驛兵變。
馬嵬驛兵變前後，雖然到處都是陳玄禮的影子，但是不難想象，他的背後一定有人支持，而這個人正是太子李亨。對此，玄宗皇帝心中應該也是清楚的，因而為了避免太子對自己不利，在此次兵變之後，玄宗皇帝便與太子分道揚鑣了。玄宗皇帝繼續逃亡劍南，太子則轉而北上，與叛軍且戰且走，最終得以在靈武（今寧夏靈武）站住腳，並於此地另立朝廷，登基稱帝，是為唐肅宗。繼位之後，肅宗皇帝做的第一件事就是任命郭子儀為天下兵馬副元帥，負責領兵收複長安，同時讓李光弼從旁協同作戰。