此戰，唐軍斬殺叛軍六萬餘人，俘虜兩萬餘人，安太清敗走，其餘殘兵敗將倉皇逃回長安城內龜縮不出。郭子儀心知對方已經成為驚弓之鳥，遂決定對長安城實施夜襲，其部將仆固懷恩雪恥心切，主動請命負責此次奇襲。郭子儀應允，仆固懷恩遂帶領數百名精銳士兵潛入城內，大舉製造混亂後，郭子儀催動大軍發起猛攻，長安城終於回到唐軍手中。第二天，唐軍舉行了盛大的入城儀式，全城百姓夾道歡迎，殺雞宰羊慶賀。很快，肅宗皇帝從靈武遷回長安，郭子儀助其穩定大局之後，便率軍東出潼關，發起了針對洛陽的攻勢。
此時，鎮守洛陽的正是叛軍首領安祿山的兒子安慶緒，當然他已經成為新的賊首。聽說郭子儀率眾來攻洛陽，他派出大將嚴莊和張通儒率領十萬大軍主動迎戰，雙方在新店（今陝西陝縣）遭遇。當時，叛軍在山上占據優勢地形，唐軍在山下處於不利地勢，郭子儀見狀當機立斷，不等陣形擺開，首先派出精銳部隊對敵發起進攻，迫使他們放棄剛剛修好的防禦工事；接下來，他又命令回紇騎兵快速迂回到山後，對敵軍後防發動攻擊；最後，郭子儀親自坐鎮中軍，對叛軍發起了正麵攻擊。兵鋒剛一接觸，郭子儀軍便佯裝敗走，叛軍果然窮追不舍。叛軍追到郭子儀安營紮寨的地方，忽然伏兵四起，原來郭子儀早已為叛軍挖好了陷阱，一戰覆滅了安慶緒的十萬大軍。
安慶緒謀略不及安祿山，膽量同樣不及，眼見嚴莊和張通儒逃回，他立即陷入一陣慌亂當中。嚴、張二人建議主動放棄洛陽，以避唐軍之銳，安慶緒早就沒了主意，聞言立即決定依言行事，留下一批將士殿後，便溜之大吉了。郭子儀見狀，放棄已是囊中之物的洛陽不打，揮師掩殺安慶緒殘部，一路追過黃河，一直到相州（今河南安陽）才勒住馬。這個時候，洛陽的叛軍守將已經看明形勢，郭子儀回師之後便主動出城投降，因而唐軍未費一兵一卒收複了東都洛陽。回朝之後，郭子儀再次被擢升為司徒，獲封代國公。
北伐
兩京收複之後，李唐王朝的龍興之地得以保全，肅宗皇帝遂迎回了在成都避難的玄宗皇帝，並尊他為太上皇。政治方麵，肅宗皇帝重用宦官李輔國和魚朝恩，其中魚朝恩更是得到了監督禦林軍防衛潼關的重任；軍事方麵，肅宗皇帝雖然繼續重用郭子儀，但是已經開始注意牽製他的勢力，以免其坐大。在剿滅史思明的北伐戰事中，肅宗皇帝命令九鎮節度使一起出兵，卻不設元帥一職，隻派魚朝恩出任宣撫使，實際上是權力最大的前線指揮官。應該說，魚朝恩雖然深得肅宗皇帝的寵信，但是他隻會阿諛諂媚，在軍事方麵卻是一竅不通，這就為接下來的時局發展埋下了隱患。
這個時候，史思明雖然退居範陽，但是在重新集結兵力之後，其勢力還是非常龐大的，隱隱有卷土重來的意味。唐乾元元年（758）十月，郭子儀經過悉心準備，從杏園（今河南汲縣）渡過黃河，進逼衛州（今河南衛輝）。安慶緒接到戰報，立即率眾來援，郭子儀故伎重施，用伏兵大亂叛軍的陣形後，催動大軍掩殺，最終得以大獲全勝。安慶緒敗走之後，郭子儀立即回師進攻衛州，不費吹灰之力就占領了衛州城。在此之後，郭子儀連戰連捷，其勢銳不可當。最終將安慶緒的老巢相州變成一座孤城，無可奈何之下，安慶緒隻好以禪讓帝位做條件，向盤踞在範陽的史思明求援。
史思明深知唇亡齒寒的道理，立即派出大將李歸仁率軍來救，他本人也隨後率領大軍趕赴相州。這個時候，由於唐軍的九位節度使已經相繼趕來參加會戰，官軍的總兵力已經多達六十萬人，隻可惜由於群龍無首，各節度使都想保存自身實力，因而相州圍城戰一直持續到次年春天，竟然毫無進展。郭子儀雖然有心破城，但是憑他一部之力很難如願，因而隻能做好打持久戰的準備。不過，相州城外的唐軍度日如年，城內的安慶緒叛軍更是備受煎熬，他們已經吃光了所有能吃的東西，底層百姓甚至出現了易子相食的慘狀。
在這種情況下，郭子儀深知叛軍已經做好了負隅頑抗的準備，在最後的軍事進攻之前，必須盡可能瓦解他們的戰鬥意誌。通過查看周邊地形，郭子儀發現相州城地勢較低，旁邊又有一條大河，因而可以采用水攻。很快，大水灌入相州城，叛軍始料未及，為求活命紛紛爬上製高點。本來，此時的叛軍已經是強弩之末，隻待官軍發起進攻就會被擊潰。但是就在這個時候，郭子儀等人都忽略了始終在外圍遊弋的史思明部，或者說由於史思明部一直沒有實質性動作，唐軍所有節度使都認為他根本沒有心思救援安慶緒。殊不知，史思明之所以會坐山觀虎鬥，乃是想讓唐軍和安慶緒叛軍相互消耗，等到時機差不多了再發起進攻。
郭子儀引水灌入相州城後，眼見安慶緒叛軍就要支撐不住，史思明忽然發動大規模進攻，唐軍各節度使被打了個措手不及，徹底敗下陣來。這一戰，唐軍損失慘重，將士死傷多達數萬，戰馬超過萬匹，兵器輜重無數。此時，唐軍已經和安慶緒叛軍對峙數月，而外圍的史思明部卻利用這個機會養精蓄銳，因而在史思明發動實質性攻勢後，唐軍根本沒有辦法支撐腹背受敵的戰事。於是，在魚朝恩向肅宗皇帝上報後，唐軍開始有秩序地撤離相州，郭子儀也隨眾退守河陽（今河南孟州市），後又負責守衛洛陽。
不料，魚朝恩和肅宗皇帝眼見郭子儀在軍中的威望日益增高，擔心他一支獨大，因而此次把戰敗的責任一股腦推到郭子儀身上。郭子儀百口莫辯，隻能應詔回到長安，他的節度使職位則交給了李光弼。此時，有忠於郭子儀的將士不服朝廷決策，因而準備起兵反對李光弼的統領，並要求朝廷恢複郭子儀的軍職。郭子儀從大局著眼，出麵力勸這些將領服從朝廷決策，不要做出有害於國家同時有利於叛軍的事。應該說，郭子儀最擔憂的正是部將們這樣做，因為他們的做法不但解決不了問題，還會讓自己陷入更大的被動。這些將領對郭子儀言聽計從，最終打消了反抗李光弼的念頭，轉而一心協助李光弼東征西討。
另一方麵，史思明幫助安慶緒趕走了唐軍，按照此前的約定讓安慶緒禪讓。安慶緒根本不想放棄自己“皇帝”位，遂以史思明救援不及時為借口，拒絕傳“位”給史思明。不想史思明惱羞成怒，竟然將安慶緒殺掉，然後回師範陽，自稱大燕皇帝。這個時候，史思明聽說郭子儀被免去節度使職務，一時喜出望外，再不把唐軍放在眼裏。唐乾元二年（759）五月，躍躍欲試的史思明大軍開始向洛陽進發，一路過關斬將，直到逼至洛陽城下。肅宗皇帝接連調兵遣將，卻連戰連敗，不得已隻能再次起用郭子儀。然而，魚朝恩以小人之心度君子之腹，認為郭子儀會因為他此前的陷害而記恨於心，並做出對他不利的事情，最終阻止了肅宗皇帝對郭子儀的起用。