唐軍的攻擊十分猛烈，田悅抵敵不住。本想逃跑，許叔冀督陣，態度堅決，隻得帶領軍隊繼續抵抗。兩軍短兵相接，斯殺甚為慘烈。唐軍驟中攻擊一點，田悅始終記著他叔父保存實力的交待，不肯與唐軍拚命。寧可丟失陣地，也要減少傷亡。不斷後撤，且戰且退。轉戰於石榴園、老君廟，燕軍指揮不統一，田悅一直向後敗退，許叔冀雖然堅守，但手下人見田悅的人馬後撤，也無心戀戰，紛紛向後奔跑。軍士蹂踐，死傷甚多，填塞於道。
史朝義向開封張獻誠下旨，要他帶兵增援。張獻誠一直在打探戰場形勢，知道戰爭對燕軍十分不利。接到聖旨後對其弟張獻恭說道：“唐朝皇帝令長子李適掛帥，征剿史朝義。史朝義要我出兵增援，你認為該如何處置。”
張獻恭說道：“唐朝皇帝的長子掛帥征討，燕軍內部不和，將軍各自為政，即將亡國。我勸哥哥投靠唐朝，我去見李適，保留哥哥的兵權，我們一起投降唐朝。”
張獻誠說道：“先放下史朝義的求援，你去見雍王李適，全權代表我談判。隻要保持節度使的頭銜和軍隊地盤不變，便投靠唐朝。”張獻恭說道：“哥哥所命，萬死不辭。”帶著幾名護衛，換上便服，到了陝州。單身一人去元帥帳裏，麵見李適。他跪在地上對李適說道：“汴州節度使帳下裨將張獻恭，參見雍王殿下。”
李適說道：“汴州現在叛軍的管轄之內，朝廷並沒有任命節度使。”他立即意識到有異，停頓一下說道：“何事求見？”張獻恭說道：“殿下攻擊洛陽，史朝義向汴州節度使張獻誠求援。汴州有兵五萬，張獻誠不出兵救洛陽。他占據開封，欲投靠朝廷，特派我來向殿下討封。”李適大喜，立即說道：“你等一日，本王向父皇奏明，拿到聖旨再回開封。”
聖旨很快就到了，任命張獻誠為工部尚書、汴州節度使兼汴州刺史，張獻恭為太常卿兼右羽林將軍。張獻恭按過詔書，高興的回到開封。
仆固懷恩到了洛陽城下，史朝義思想不定，想守又怕守不住，想退又怕失去屏障。田承嗣說道：“唐軍勢大，洛陽萬難守禦。如若固守，無疑等於全軍覆沒。”史朝義說道：“如果我軍撤退，敵人在途中設伏，也會被全殲。”
田承嗣說道：“我帶領主力保護皇上退到黃河以北，調動安忠誌、李懷仙和薛嵩來援，可於唐軍決戰。為防唐軍設伏，讓許叔冀、畢思琛死守洛陽。”
史朝義召見許叔冀，對他說道：“我任命你為西京留守、總管洛陽防務，堅守城池三日，朕去汴州詔張獻誠來援。”史朝義走後，田承嗣對許叔冀說道：“死守孤城，軍心不穩，我帶領主力在城外埋伏，你堅守城池一天，晚上我領兵偷襲敵人的營寨，內外配合，擊潰唐軍。”
許叔冀不疑有他，田承嗣出城不久，仆固懷恩就發起猛攻。許叔冀和畢思琛在城樓上堅持了一天，晚上下得城來，準備出擊。得知田承嗣帶領主力撤走，破口大罵，第二天就開城投降了。