收複沙州後，張議潮立刻派人向唐朝報捷。為確保表文能夠安全送達長安，他專門派遣了十隊使者，分十路趕赴長安。為路途上方便通過各種關卡，適應河隴地區佛教流行的社會狀況，使節中專門有一隊由僧俗共同組成的使者團，對外宣稱是為了弘揚佛法的名義前往唐都長安。僧人悟真作為當時使者團中的信使之一，由於送表有功，被朝廷封為京城臨壇大德。在這十隊使者團中隻有一隊，經過千難萬險到達天德軍，並在天德軍防禦使李丕的協助下，在大中四年（850年）將表文送至長安。唐宣宗得知來自沙州的使團，激動萬分，連聲說道：“河西出將，豈虛也哉！”親切接見了使團成員，高度讚揚了張議潮和沙州民眾的義舉，並任命張議潮為沙州防禦使，讓他繼續收複失地，並讓史官記錄這一曆史時刻，永垂後世。
使團出發後，張議潮任命各級官吏，積極恢複、發展生產，整飭軍隊，有詩為證：“三光昨來轉精耀，六郡盡道似堯時。田地今年別滋潤，家園果樹似玉脂。河中現有十碾水，潺潺流溢滿百渠。必定豐熟是物賤，休兵罷甲讀文書。”河西展現出一番生機勃勃的景象。
吐蕃的內亂，給了唐朝提供了收複河隴失地一線機會。唐武宗繼位後，著手河湟事宜，特命劉濛為巡邊使，負責巡查邊務、刺探蕃情；同時密令天德、振武、河東等緣邊諸鎮訓練士兵，時刻準備著對蕃戰爭。無奈何，唐武宗想長生不老，食用金丹中毒身亡。
武宗之後的唐宣宗可以稱得上是著手收複河湟的第一人。當時前朝主張收複河湟的當權者多遭到外貶，如宰相李德裕、巡邊使劉濛，皇帝也是孤木難擎，以致於收複河湟的軍事行動直到大中二年（848年）才開始。收複三州七關的具體事宜由宰相白敏中全權負責，河湟的清水縣是第一個收複的失地。848年底，鳳翔節度使崔珙趁著論恐熱和尚婢婢在河州交戰的機會，一舉收複了清水縣，極大地鼓舞了唐朝君臣以及邊地將士的士氣。第二年，唐朝又收複了原州、安樂州、秦州以及石門、木峽、驛藏、製勝、六盤、石峽、蕭7個關隘。皇帝對於魂牽夢繞的三州之地的收複激動不已，下令百姓恢複漢人的裝束，並賜絹15萬匹。
三州七關人民是陷蕃唐人的後代，他們趁崔珙收複清水縣、論恐熱與尚婢婢交戰之際，一同回歸故土。涇原節度使康季榮得知這一狀況，迅速上報至朝廷，唐宣宗特命太仆卿陸耽代表政府慰問。為防備吐蕃軍隊反撲，特命涇原、靈武、鳳翔、邠寧、振武諸軍鎮出兵接應。七月，唐宣宗親自前往長安延喜門接見了數千名三州七關的軍民。八月，鳳翔節度使李玭收複了秦州，意味著唐朝對三州七關的收複工作最終完結。為此，唐宣宗頒布了《收複河湟德音》：獎賞參與收複戰爭的涇原、靈武、鳳翔、邠寧四鎮將士；勸勉河湟的百姓安心耕種，免除五年的租稅；溫池鹽的經營所得全部補充於邊地財政；對於戍邊將士的衣糧配給一律加倍，並免除差役；加強河湟的道路交通事業建設等；同時要求根據實際情況盡快收複山南、劍南邊地尚被吐蕃占領的州縣。
在皇帝的號召下，這年下半年，唐朝軍隊進一步收複了西南邊境的成、維、扶三州。
在宣宗開始著手收複河湟失地時，朝中大臣為此事吵得不可開交。以當朝宰相周墀為代表的反對派堅決主張時機未到，國力不濟，邊地藩鎮軍力較弱，對蕃宣戰後，萬一兵敗反而被吐蕃笑話。針對周墀等人的悲觀言論，以首輔宰相白敏中為代表的主戰派給予了有力的反擊，認為河湟本我大唐之土，如今已丟失陷蕃百年，大唐子民生活在水深火熱之中，時刻等著回歸故土，難道我們忍心熟視無睹嗎？白敏中的慷慨陳詞與唐宣宗產生了共鳴，讓唐宣宗下定決心收複河湟地區。在皇帝的支持下，主戰派占了上風，白敏中親自擔任收複河湟兵馬統帥，主持收複河湟事宜。在主戰派的推動下，河湟失地終於複歸大唐。為此，詩人杜牧專門為白敏中寫了一首賀詩：
行看臘破好年光，萬壽南山對未央。
黠戛可汗修職貢，文思天子複河湟。
應須日禦西巡守，不假星弧北射狼。
吉甫裁詩歌盛業，一篇《江漢》美宣王。
同時，張議潮繼續與吐蕃鬥爭著。到大中五年（851年）時候，已經相繼收複了肅州、甘州、伊州等區域。為讓大唐及時了解沙州人民的鬥爭，這年八月，他派遣哥哥張議譚以及李明達、李明振等29人攜帶沙、伊、西、甘、肅、鄯、河、蘭、岷、廓等州圖籍前往長安報捷。唐宣宗看到瓜、沙十一州圖籍，激動地一時不知道怎麼表達內心的喜悅，立即下令表彰張議潮等人的功勳，並於十一月詔令沙州建立歸義軍，任命張議潮為歸義軍節度使、十一州觀察使，統領瓜沙十一州軍政。