李存勖，一作李存勖，小名亞子、亞次，出生晉陽，沙陀族，唐末五代軍事家，後唐王朝開國皇帝，晉王李克用之子。曉音律，習春秋，通大義，善騎射。隨李克用討伐邠州王行瑜，為唐昭宗所賞識，遙領檢校司空、隰州刺史，後改封汾、晉二州刺史。李克用薨逝，李存勖襲封河東節度使，承繼晉王之位，在潞州之戰中大敗後梁，後休兵行賞，厲行整飭，禁盜賊，恤孤寡，征隱逸，止貪暴，峻堤防，寬獄訟，晉地漸安，攻占幽州、鎮州、魏州，盡有河北土地及甲兵，後李存勖親自率兵與後梁軍連年鏖戰。於魏州登基稱帝，改元同光，因曾受唐朝賜李姓，入皇籍，故以唐室後裔自居，沿用大唐國號，史稱後唐。
滅亡後梁，建都洛陽，滅亡前蜀，取得漢中及兩川之地。後期心滿誌驕，大修宮殿，搜刮民財，猜忌功臣，寵信伶人，自取藝名“李天下”，又任用孔謙為租庸使，峻法剝下，厚斂奉上，賦役繁重，軍士匱乏，四方饑饉，怨聲載道，兵變蜂起。李存勖派李嗣源率兵鎮壓以趙在禮為首的鄴都兵變，李嗣源卻與叛軍合謀，回師攻打洛陽，李存勖死於興教門之變，諡號光聖神閔孝皇帝，廟號莊宗，安葬於雍陵。
李存勖，出身於西突厥沙陀部，本姓朱邪，世為沙陀酋長。祖父朱邪赤心因鎮壓龐勳兵變有功，被唐朝皇帝賜為李姓，編入宗室譜籍；父親李克用，官至河東節度使，封晉王，駐節太原，建立河東割據勢力（晉國）。當時，梁王朱溫盤踞宣武鎮，控製中原地區，李克用與朱溫為爭奪中原霸權，進行了二十餘年的梁晉爭霸戰爭。
李存勖是李克用與側妃曹氏所生，自幼便善於騎射，膽略過人，心性豁達，深得父親寵愛，他愛讀《春秋》，略通微言大義，而且精擅音律，可謂文武雙全。
邠寧節度使王行瑜聯合鳳翔節度使李茂貞、鎮國節度使韓建，攻入長安，謀廢唐昭宗。李克用率軍勤王，討平三鎮叛亂，李存勖時年十一歲，也隨軍征戰，並入朝獻捷，受到唐昭宗的誇獎與賞賜。不久，李存勖被授為檢校司空，遙領隰州刺史，後改領汾州、晉州。
李克用因太原兩次被梁軍圍困，無力抗衡朱溫，為此憂慮不安，李存勖勸慰道：“物不到極點不會反複，惡不到極點不會消亡。朱溫威逼天子，覬覦帝位，陷害良善，可謂是自取滅亡。我家三代盡忠王室，如今雖因勢窮力屈無法報效，但也無愧於心。父親您應忍耐靜觀，積蓄力量，以待朱溫衰弱之時再圖複興，怎能輕易就灰心喪氣呢。李克用因而釋然。
朱溫遣軍攻打滄州，幽州節度使劉仁恭遣使向李克用求救，李克用惱怒劉仁恭的反複無常，不願發兵援助，李存勖卻道：“如今朱溫已占據天下的九分之七，連魏博、成德等藩鎮也歸附於他，黃河以北能與之對抗的隻剩下我晉國和劉仁恭了。如果我們不救劉仁恭，形勢將會對我們更加不利。而若出兵援助，可使我晉國重振雄風，萬不能因嫌怨而失此良機。”李克用遂遣軍攻取潞州，迫使朱溫由滄州撤兵。
朱溫篡唐稱帝，建立後梁，史稱梁太祖，改元開平，定都於汴州，但李克用拒不承認後梁政權，仍沿用唐朝天佑年號，以複興唐朝的名義與後梁相對抗，成為後梁北方最大的威脅。朱溫派十萬兵馬圍攻潞州，修築夾寨，李克用命周德威援救潞州，但周德威與梁軍對峙年餘，卻始終不能解除潞州之圍。
李克用病逝，李存勖繼任河東節度使，襲封晉王，時年二十四歲。當時，李克用的養子李存顥、李存實等人自恃手握軍權，又年長於李存勖，對李存勖襲位非常不滿。他們有的稱病不朝，有的見而不拜，甚至慫恿叔父李克寧發動叛亂，意欲謀害李存勖，投降後梁。李存勖沉著應對，首先取得監軍張承業、大將李存璋等人的支持，而後搶先行動，在府中埋伏甲士，擒殺李克寧、李存顥等人，初步穩固了國內政局。
李存勖親自率軍援救潞州，抵達潞州北麵的黃碾，梁軍本以為李存勖年輕繼位，必然不敢出軍，對此毫無防備，也未派出斥候探查。李存勖伏兵於三垂岡下，趁著大霧直攻夾寨，出其不意的大破梁軍，徹底解除了潞州之圍，經此一戰，晉國兵威大振。不久，李存勖返回太原，犒賞軍士，而後開始整頓內政，他嚴肅軍紀、撫恤孤寡，任用賢才，懲治貪腐，寬緩刑罰，打擊盜賊，使得晉國民俗大變，百姓歸心。
朱溫遣軍三千進駐深州、冀州，企圖奪取成德、義武兩鎮。成德節度使王鎔、義武節度使王處直先後遣使向李存勖求援，表示願與晉國結成反梁同盟，共推李存勖為盟主。李存勖力排眾議，毅然發兵相救，他親率晉軍東進，進至距離柏鄉五裏處的野河北岸，與梁軍隔河對峙。
李存勖命周德威率三百精騎到梁軍營前挑戰，激怒梁將王景仁，將梁軍誘至鄗邑以南的平原曠野地帶，他利用地形優勢，以逸待勞，在梁軍疲憊時率騎兵突擊，大破梁軍，俘獲梁軍將校二百八十五人，斬首二萬級。此戰，梁軍伏屍數十裏，龍驤、神威、神捷等精銳禁軍全軍覆沒，王景仁、韓勍、李思安僅率數十騎連夜逃歸，成德鎮、義武鎮從此徹底倒向晉國。
柏鄉之戰後，李存勖決定暫緩對後梁的攻勢，先奪取河北地區，以消除後顧之憂，首要目標便是囚禁父親劉仁恭而繼任幽州節度使的燕王劉守光。他采用驕兵之計，聯合成德、義武、昭義、振武、天德五鎮，遣使奉冊，共尊劉守光為尚父，以滋長其野心。劉守光卻以為六鎮是畏懼幽州兵威，更是驕狂，他得知尚父無權祭天、改元，不顧幕府諸將反對，在幽州悍然稱帝，國號大燕，史稱桀燕。李存勖命周德威兵出飛狐口，聯合成德鎮、義武鎮一同征討劉守光。
周德威奪取涿州，進圍幽州，劉守光忙向後梁求救，朱溫親率大軍北上，命楊師厚圍攻棗強，又命賀德倫攻打蓚縣。但梁軍雖攻破棗強，卻在蓚縣被晉將符存審、史建瑭擊敗，朱溫羞憤發病，返回洛陽，被其子朱友珪弑殺。
朱友貞發動政變，誅殺朱友珪，奪取帝位，史稱梁末帝。而晉軍則連奪幽州鎮統轄的順州）、檀州、武州、平州、營州等地。李存勖親征燕國，攻破幽州，俘獲劉仁恭、劉守光父子，他留周德威鎮守幽州。
李存勖返回太原，處死劉仁恭父子，以祭奠李克用。當時，李存勖南破後梁，北定桀燕，威震天下，王鎔、王處直相繼遣使入晉，共推李存勖為尚書令。李存勖依禮三辭，而後接受尚書令之職，他在太原開設霸府，建立行台，以唐朝皇帝的名義承製任命官吏。
魏博節度使楊師厚病逝，梁帝朱友貞趁機將魏博鎮分為兩鎮，以削弱藩鎮勢力，結果引發魏博兵變，變兵囚禁新任節度使賀德倫，請降於晉。李存勖乘勢進占魏州，並處死變兵首領張彥等人，以威懾兵變士卒，穩定亂局。他收魏博牙兵為親軍，親自兼領魏博節度使，隨後又攻取德州、澶州，李存勖進兵莘縣，與梁將劉鄩展開對峙。
李存勖聲言回師太原，以引誘劉鄩出戰，劉鄩果然中計，欲趁機奪回魏州，結果遭到李存勖、李嗣源、符存審的三麵夾擊，在元城一戰中全軍潰敗，逃奔滑州。此後，李存勖又遣軍接連攻取衛州、洺州、相州、邢州、滄州、貝州等地。黃河以北除黎陽一地外，全部被晉國占領。梁晉形勢從此發生逆轉。
壽州刺史盧文進叛附契丹，並引契丹軍南下，契丹皇帝耶律阿保機親率五十萬大軍，入寇幽州。守將周德威孤軍堅守幽州，同時遣使向李存勖求援，李存勖遂命符存審、李嗣源、閻寶統領七萬步騎，北上救援。李嗣源率援軍抵達幽州城外，大敗契丹軍，解除幽州之圍。此戰，晉軍俘斬以萬計，繳獲牛羊、輜重無數。契丹敗退，北疆暫保無憂，李存勖開始調兵南下，推鋒至黃河岸邊，與梁軍夾河對峙，爭奪黃河沿岸各處要點。
李存勖率軍東進，連破梁軍數座營寨，攻陷楊劉城，俘獲守將安彥之，並攻掠至鄆州、濮州一帶。當時，朱友貞正在洛陽進行祭天大典，聞訊倉皇趕回汴州，組織複奪楊劉城，但謝彥章數次用兵，始終未能收複楊劉城。
李存勖調發河東、魏博、幽州、橫海、義武等鎮軍隊，齊集魏州，準備直搗汴州，一舉滅梁。李存勖由濮州境內的麻家渡渡過黃河，進駐胡柳陂，與梁軍展開血戰。晉軍大敗，周德威戰死，李存勖被迫據土山自保。當時，圍山梁軍多是步卒，立足未穩，李存勖采用閻寶、李建及的建議，以騎兵突擊，終於反敗為勝，擊潰梁軍。此戰，晉軍雖乘勝奪取濮陽，但也因傷亡慘重，無力再攻汴州，隻得撤歸河北。
符存審進據德勝城，並夾河修築南北兩城，梁將賀瑰圍攻德勝南城，並以竹索連結戰船橫列河麵，將李存勖所率援軍阻在黃河北岸。李建及率三百勇士，乘船駛至河中，斧劈火燒，衝破了梁軍船陣，李存勖乘勢揮軍渡河，大敗梁軍。後來，梁將王瓚從黎陽渡河，屯據楊村渡，修造浮橋，儲存大量軍需物資，而李存勖也征發數萬民丁，擴建德勝北城。當時，梁晉兩軍每日大小百餘戰，互有勝負。
河中節度使朱友謙攻取同州，叛梁降晉，結果遭到劉鄩的圍攻，遣使向李存勖求援。李存勖命符存審、李嗣昭、李建及出軍援救，在同州、渭河兩次大敗劉鄩，並追擊至奉先一帶，河中鎮從此歸附於晉國。
成德軍將張文禮煽動兵變，李存勖迫於形勢，授其為成德兵馬留後。不久，河中、昭義、橫海、成德等十一藩鎮，一同遣使勸進，請李存勖建國稱帝，被李存勖拒絕。李存勖命閻寶征討成德鎮，圍困鎮州，張文禮驚懼病死，其子張處瑾接掌軍事，繼續負城頑抗。義武節度使王處直勾結耶律阿保機，引契丹軍南下，意圖背叛李存勖，結果被義子王都囚禁。王都繼任節度使，被契丹軍圍困在定州。
李存勖親率五千鐵騎北上，先後在新城、望都大敗契丹軍，解除定州之圍，並乘勝追擊至幽州，但與此同時，晉軍在鎮州卻連連失利，損兵折將。閻寶攻城受挫，羞憤病逝，繼任主帥李嗣昭、李存進相繼戰死。而梁軍則趁虛反撲，攻克衛州、新鄉等地，重新奪回河北重鎮相州。鎮州終因久被圍困，糧盡力窮，被符存審攻破，張處瑾及黨羽張處球、高蒙、李翥等皆俘送魏州處死，張文禮也被劈棺戮屍，李存勖又兼領成德節度使，將成德鎮直接納入晉國管下。
李存勖接受諸鎮勸進，在魏州稱帝，改天佑二十年為同光元年，沿用“唐”為國號，又追贈父祖三代為皇帝，與唐高祖、唐太宗、唐懿宗、唐昭宗並列為七廟，以表示自己是唐朝的合法繼承人，史家稱之為後唐。當時，後唐轄有魏博、成德、義武、橫海、幽州、大同、振武、雁門、河東、河中、晉絳、安國、昭義等十三個節鎮、五十個州。
後唐建立的同時，仍麵臨著嚴峻的形勢。契丹不斷侵擾幽州，兵鋒直逼河北。潞州守將李繼韜叛附後梁，梁將董璋急攻澤州，意圖吞並昭義鎮，直接威脅後唐西都太原的安全。李存勖為了扭轉戰局，決定趁梁軍東麵防守空虛之機，出兵奇襲鄆州，以切斷梁軍右翼，再伺機進圖汴州。李存勖命李嗣源率五千步騎，連夜冒雨渡河，一舉襲破鄆州，朱友貞聽聞鄆州失守，命王彥章率軍阻止唐軍西進，李存勖命朱守殷嚴守德勝，自率親軍進屯澶州。
王彥章出兵楊村渡，攻克德勝南城，繼而順河東下，攻打楊劉城。他打算先隔斷河北唐軍與鄆州的聯係，再圖收複鄆州。而李存勖則命朱守殷放棄德勝北城，裝載軍需器械浮河而下，協助李周固守楊劉城，兩軍各自沿河一岸疾進，邊行邊戰，互有勝負。不久，王彥章進抵楊劉城下，揮軍強攻，晝夜不息，並以巨艦九艘橫亙河津，阻攔唐軍增援，他屢攻不克，隻得退屯城南，築壘連營，以阻擊唐軍渡河。
李存勖親臨楊劉，一麵命唐軍出營挑戰，牽製梁軍兵力，一麵命謀臣郭崇韜領兵奔赴博州，在黃河東岸修築新城，以接應鄆州唐軍。王彥章率軍急攻博州新城，還用十餘艘巨艦置於黃河中流配合作戰，郭崇韜據城堅守，李存勖亦率軍自楊劉增援。王彥章隻得撤軍，退保鄒家口。李存勖與鄆州李嗣源重新恢複了聯係，王彥章複攻楊劉，再次被唐軍擊敗，遂撤師西歸，退保楊村，不久便被召回汴州，段凝接任主帥。
朱友貞部署四路反擊：命段凝攻澶州、董璋攻太原、霍彥威攻鎮州、王彥章攻鄆州，打算在十月向後唐發動總攻，但因兵力分散，造成汴州防守空虛。他還命梁軍掘開滑州南麵的黃河大堤，以阻止唐軍進攻汴州，但同時也將梁軍主力阻隔在決河以北。梁將康延孝投降後唐，將後梁軍情盡數告知李存勖，建議唐軍趁虛襲取汴州，而李嗣源則在鄆州附近大敗王彥章，俘獲梁軍將校三百餘人，迫使梁軍退保中都。
李存勖自楊劉渡河，進抵鄆州，並以李嗣源為前鋒，攻破中都，俘殺王彥章。當時，諸將都認為應先攻占兗州等地，再乘機而動，李嗣源則堅持趁虛襲汴的戰略。李存勖命李嗣源率前軍倍道兼程，向汴州進發，李嗣源抵達汴州，揮軍攻城。朱友貞自殺，梁將王瓚開城投降，李存勖於同日抵達，由大梁門進入汴州，後梁正式滅亡。
梁晉爭霸期間，南方還存在很多割據政權，其中前蜀據有三川（指劍南西川、劍南東川、山南西道），定都於成都，其國主稱皇帝，與後梁分庭抗禮。後主王衍在位時，奢侈淫靡，大興土木，委政於宦官、狎客，縱容太後、太妃賣官鬻爵，致使朝政敗壞，貪腐成風，還在國內四處巡遊，強製沿途州縣供應食宿，百姓苦不堪言。後唐滅梁，威震天下，岐國、楚國、吳越國、閩國、南平國等割據政權紛紛入貢稱藩，前蜀卻不肯臣服，李存勖便有意討平前蜀。
客省使李嚴出使前蜀，趁機刺探蜀中虛實，他歸國後極力主張伐蜀，稱蜀國已有亡國之象，更堅定了李存勖出兵滅蜀的決心。當時，前蜀為了防禦後唐，在兩國邊界駐有重兵，李存勖又遣使者李彥稠入川，表示要與蜀國修好，以此麻痹王衍。王衍信以為真，派翰林學士歐陽彬為唐蜀通好使，出使後唐，同時還撤除了邊界守備。
李存勖以魏王李繼岌為主帥，統領六萬大軍，征討前蜀。李繼岌年幼，軍務皆有副手郭崇韜決斷，唐軍以康延孝、李嚴為前鋒，連克威武城、鳳州、興州等地，繳獲大批糧草。而與此同時，王衍仍在國內巡遊作樂，到達利州時方知唐軍來犯，他急忙組織三萬兵馬迎戰，卻被唐軍擊潰於三泉，前蜀各處藩鎮紛紛來降，王衍倉皇逃回成都。
前蜀中書令王宗弼發動政變，囚禁王衍、後妃及諸王，自稱西川兵馬留後。他以王衍的名義邀請李嚴到成都，商談投降事宜，李嚴馳入成都，撫慰前蜀官吏、百姓，命蜀軍撤去成都的軍事防備。不久，李繼岌率大軍進抵成都。王衍率百官出城拜降，前蜀正式滅亡，南方諸國皆驚懼不已。
魏博戍卒在貝州嘩變，推裨將趙在禮為首領，攻入魏州。邢州、滄州也相繼發生兵變，河北大亂，元行欽帶兵進討，但卻連連失利。李存勖本欲親征，被宰臣勸阻，隻得起用李嗣源，讓其率侍衛親軍北上平叛，李嗣源在魏州城下遇到親軍嘩變，被劫持入城，與叛軍合勢。他本無反意，但迫於內外形勢，又無以自明，隻得率變兵南下。
李存勖親自率軍東征，欲坐鎮汴州指揮平叛，但李嗣源已搶先占據汴州，得到大批唐軍將領擁戴。李存勖知道局勢已不可挽回，行至萬勝鎮便下令回師，倉皇返回洛陽，他再三撫慰士卒，許以厚賞，但已為時太晚，士卒均不感皇帝恩德，沿途逃散過半。當時，李繼岌已率征蜀大軍班師，途中因平定後軍康延孝叛亂，被耽誤了歸程。
李存勖決定前往汜水關，與李繼岌會合，再聯兵進剿李嗣源，他命扈從軍兵候於宮門外，自己在內殿進食。從馬直指揮使郭從謙突然發動叛亂，率所部攻入興教門，李存勖親率宿衛出戰，殺死數百亂軍，最終被流矢射中，死於絳霄殿，時年四十三歲。
伶人善友將樂器覆蓋在李存勖身上，縱火焚屍，李繼岌軍至渭南，因部屬潰散，被迫自縊而死。征蜀大軍則在副使任圜的率領下，歸附李嗣源，李嗣源進入洛陽，在李存勖靈前稱帝，史稱後唐明宗。李嗣源將李存勖葬入雍陵，上廟號莊宗，追諡為光聖神閔孝皇帝。
滅亡後梁，建都洛陽，滅亡前蜀，取得漢中及兩川之地。後期心滿誌驕，大修宮殿，搜刮民財，猜忌功臣，寵信伶人，自取藝名“李天下”，又任用孔謙為租庸使，峻法剝下，厚斂奉上，賦役繁重，軍士匱乏，四方饑饉，怨聲載道，兵變蜂起。李存勖派李嗣源率兵鎮壓以趙在禮為首的鄴都兵變，李嗣源卻與叛軍合謀，回師攻打洛陽，李存勖死於興教門之變，諡號光聖神閔孝皇帝，廟號莊宗，安葬於雍陵。
李存勖，出身於西突厥沙陀部，本姓朱邪，世為沙陀酋長。祖父朱邪赤心因鎮壓龐勳兵變有功，被唐朝皇帝賜為李姓，編入宗室譜籍；父親李克用，官至河東節度使，封晉王，駐節太原，建立河東割據勢力（晉國）。當時，梁王朱溫盤踞宣武鎮，控製中原地區，李克用與朱溫為爭奪中原霸權，進行了二十餘年的梁晉爭霸戰爭。
李存勖是李克用與側妃曹氏所生，自幼便善於騎射，膽略過人，心性豁達，深得父親寵愛，他愛讀《春秋》，略通微言大義，而且精擅音律，可謂文武雙全。
邠寧節度使王行瑜聯合鳳翔節度使李茂貞、鎮國節度使韓建，攻入長安，謀廢唐昭宗。李克用率軍勤王，討平三鎮叛亂，李存勖時年十一歲，也隨軍征戰，並入朝獻捷，受到唐昭宗的誇獎與賞賜。不久，李存勖被授為檢校司空，遙領隰州刺史，後改領汾州、晉州。
李克用因太原兩次被梁軍圍困，無力抗衡朱溫，為此憂慮不安，李存勖勸慰道：“物不到極點不會反複，惡不到極點不會消亡。朱溫威逼天子，覬覦帝位，陷害良善，可謂是自取滅亡。我家三代盡忠王室，如今雖因勢窮力屈無法報效，但也無愧於心。父親您應忍耐靜觀，積蓄力量，以待朱溫衰弱之時再圖複興，怎能輕易就灰心喪氣呢。李克用因而釋然。
朱溫遣軍攻打滄州，幽州節度使劉仁恭遣使向李克用求救，李克用惱怒劉仁恭的反複無常，不願發兵援助，李存勖卻道：“如今朱溫已占據天下的九分之七，連魏博、成德等藩鎮也歸附於他，黃河以北能與之對抗的隻剩下我晉國和劉仁恭了。如果我們不救劉仁恭，形勢將會對我們更加不利。而若出兵援助，可使我晉國重振雄風，萬不能因嫌怨而失此良機。”李克用遂遣軍攻取潞州，迫使朱溫由滄州撤兵。
朱溫篡唐稱帝，建立後梁，史稱梁太祖，改元開平，定都於汴州，但李克用拒不承認後梁政權，仍沿用唐朝天佑年號，以複興唐朝的名義與後梁相對抗，成為後梁北方最大的威脅。朱溫派十萬兵馬圍攻潞州，修築夾寨，李克用命周德威援救潞州，但周德威與梁軍對峙年餘，卻始終不能解除潞州之圍。
李克用病逝，李存勖繼任河東節度使，襲封晉王，時年二十四歲。當時，李克用的養子李存顥、李存實等人自恃手握軍權，又年長於李存勖，對李存勖襲位非常不滿。他們有的稱病不朝，有的見而不拜，甚至慫恿叔父李克寧發動叛亂，意欲謀害李存勖，投降後梁。李存勖沉著應對，首先取得監軍張承業、大將李存璋等人的支持，而後搶先行動，在府中埋伏甲士，擒殺李克寧、李存顥等人，初步穩固了國內政局。
李存勖親自率軍援救潞州，抵達潞州北麵的黃碾，梁軍本以為李存勖年輕繼位，必然不敢出軍，對此毫無防備，也未派出斥候探查。李存勖伏兵於三垂岡下，趁著大霧直攻夾寨，出其不意的大破梁軍，徹底解除了潞州之圍，經此一戰，晉國兵威大振。不久，李存勖返回太原，犒賞軍士，而後開始整頓內政，他嚴肅軍紀、撫恤孤寡，任用賢才，懲治貪腐，寬緩刑罰，打擊盜賊，使得晉國民俗大變，百姓歸心。
朱溫遣軍三千進駐深州、冀州，企圖奪取成德、義武兩鎮。成德節度使王鎔、義武節度使王處直先後遣使向李存勖求援，表示願與晉國結成反梁同盟，共推李存勖為盟主。李存勖力排眾議，毅然發兵相救，他親率晉軍東進，進至距離柏鄉五裏處的野河北岸，與梁軍隔河對峙。
李存勖命周德威率三百精騎到梁軍營前挑戰，激怒梁將王景仁，將梁軍誘至鄗邑以南的平原曠野地帶，他利用地形優勢，以逸待勞，在梁軍疲憊時率騎兵突擊，大破梁軍，俘獲梁軍將校二百八十五人，斬首二萬級。此戰，梁軍伏屍數十裏，龍驤、神威、神捷等精銳禁軍全軍覆沒，王景仁、韓勍、李思安僅率數十騎連夜逃歸，成德鎮、義武鎮從此徹底倒向晉國。
柏鄉之戰後，李存勖決定暫緩對後梁的攻勢，先奪取河北地區，以消除後顧之憂，首要目標便是囚禁父親劉仁恭而繼任幽州節度使的燕王劉守光。他采用驕兵之計，聯合成德、義武、昭義、振武、天德五鎮，遣使奉冊，共尊劉守光為尚父，以滋長其野心。劉守光卻以為六鎮是畏懼幽州兵威，更是驕狂，他得知尚父無權祭天、改元，不顧幕府諸將反對，在幽州悍然稱帝，國號大燕，史稱桀燕。李存勖命周德威兵出飛狐口，聯合成德鎮、義武鎮一同征討劉守光。
周德威奪取涿州，進圍幽州，劉守光忙向後梁求救，朱溫親率大軍北上，命楊師厚圍攻棗強，又命賀德倫攻打蓚縣。但梁軍雖攻破棗強，卻在蓚縣被晉將符存審、史建瑭擊敗，朱溫羞憤發病，返回洛陽，被其子朱友珪弑殺。
朱友貞發動政變，誅殺朱友珪，奪取帝位，史稱梁末帝。而晉軍則連奪幽州鎮統轄的順州）、檀州、武州、平州、營州等地。李存勖親征燕國，攻破幽州，俘獲劉仁恭、劉守光父子，他留周德威鎮守幽州。
李存勖返回太原，處死劉仁恭父子，以祭奠李克用。當時，李存勖南破後梁，北定桀燕，威震天下，王鎔、王處直相繼遣使入晉，共推李存勖為尚書令。李存勖依禮三辭，而後接受尚書令之職，他在太原開設霸府，建立行台，以唐朝皇帝的名義承製任命官吏。
魏博節度使楊師厚病逝，梁帝朱友貞趁機將魏博鎮分為兩鎮，以削弱藩鎮勢力，結果引發魏博兵變，變兵囚禁新任節度使賀德倫，請降於晉。李存勖乘勢進占魏州，並處死變兵首領張彥等人，以威懾兵變士卒，穩定亂局。他收魏博牙兵為親軍，親自兼領魏博節度使，隨後又攻取德州、澶州，李存勖進兵莘縣，與梁將劉鄩展開對峙。
李存勖聲言回師太原，以引誘劉鄩出戰，劉鄩果然中計，欲趁機奪回魏州，結果遭到李存勖、李嗣源、符存審的三麵夾擊，在元城一戰中全軍潰敗，逃奔滑州。此後，李存勖又遣軍接連攻取衛州、洺州、相州、邢州、滄州、貝州等地。黃河以北除黎陽一地外，全部被晉國占領。梁晉形勢從此發生逆轉。
壽州刺史盧文進叛附契丹，並引契丹軍南下，契丹皇帝耶律阿保機親率五十萬大軍，入寇幽州。守將周德威孤軍堅守幽州，同時遣使向李存勖求援，李存勖遂命符存審、李嗣源、閻寶統領七萬步騎，北上救援。李嗣源率援軍抵達幽州城外，大敗契丹軍，解除幽州之圍。此戰，晉軍俘斬以萬計，繳獲牛羊、輜重無數。契丹敗退，北疆暫保無憂，李存勖開始調兵南下，推鋒至黃河岸邊，與梁軍夾河對峙，爭奪黃河沿岸各處要點。
李存勖率軍東進，連破梁軍數座營寨，攻陷楊劉城，俘獲守將安彥之，並攻掠至鄆州、濮州一帶。當時，朱友貞正在洛陽進行祭天大典，聞訊倉皇趕回汴州，組織複奪楊劉城，但謝彥章數次用兵，始終未能收複楊劉城。
李存勖調發河東、魏博、幽州、橫海、義武等鎮軍隊，齊集魏州，準備直搗汴州，一舉滅梁。李存勖由濮州境內的麻家渡渡過黃河，進駐胡柳陂，與梁軍展開血戰。晉軍大敗，周德威戰死，李存勖被迫據土山自保。當時，圍山梁軍多是步卒，立足未穩，李存勖采用閻寶、李建及的建議，以騎兵突擊，終於反敗為勝，擊潰梁軍。此戰，晉軍雖乘勝奪取濮陽，但也因傷亡慘重，無力再攻汴州，隻得撤歸河北。
符存審進據德勝城，並夾河修築南北兩城，梁將賀瑰圍攻德勝南城，並以竹索連結戰船橫列河麵，將李存勖所率援軍阻在黃河北岸。李建及率三百勇士，乘船駛至河中，斧劈火燒，衝破了梁軍船陣，李存勖乘勢揮軍渡河，大敗梁軍。後來，梁將王瓚從黎陽渡河，屯據楊村渡，修造浮橋，儲存大量軍需物資，而李存勖也征發數萬民丁，擴建德勝北城。當時，梁晉兩軍每日大小百餘戰，互有勝負。
河中節度使朱友謙攻取同州，叛梁降晉，結果遭到劉鄩的圍攻，遣使向李存勖求援。李存勖命符存審、李嗣昭、李建及出軍援救，在同州、渭河兩次大敗劉鄩，並追擊至奉先一帶，河中鎮從此歸附於晉國。
成德軍將張文禮煽動兵變，李存勖迫於形勢，授其為成德兵馬留後。不久，河中、昭義、橫海、成德等十一藩鎮，一同遣使勸進，請李存勖建國稱帝，被李存勖拒絕。李存勖命閻寶征討成德鎮，圍困鎮州，張文禮驚懼病死，其子張處瑾接掌軍事，繼續負城頑抗。義武節度使王處直勾結耶律阿保機，引契丹軍南下，意圖背叛李存勖，結果被義子王都囚禁。王都繼任節度使，被契丹軍圍困在定州。
李存勖親率五千鐵騎北上，先後在新城、望都大敗契丹軍，解除定州之圍，並乘勝追擊至幽州，但與此同時，晉軍在鎮州卻連連失利，損兵折將。閻寶攻城受挫，羞憤病逝，繼任主帥李嗣昭、李存進相繼戰死。而梁軍則趁虛反撲，攻克衛州、新鄉等地，重新奪回河北重鎮相州。鎮州終因久被圍困，糧盡力窮，被符存審攻破，張處瑾及黨羽張處球、高蒙、李翥等皆俘送魏州處死，張文禮也被劈棺戮屍，李存勖又兼領成德節度使，將成德鎮直接納入晉國管下。
李存勖接受諸鎮勸進，在魏州稱帝，改天佑二十年為同光元年，沿用“唐”為國號，又追贈父祖三代為皇帝，與唐高祖、唐太宗、唐懿宗、唐昭宗並列為七廟，以表示自己是唐朝的合法繼承人，史家稱之為後唐。當時，後唐轄有魏博、成德、義武、橫海、幽州、大同、振武、雁門、河東、河中、晉絳、安國、昭義等十三個節鎮、五十個州。
後唐建立的同時，仍麵臨著嚴峻的形勢。契丹不斷侵擾幽州，兵鋒直逼河北。潞州守將李繼韜叛附後梁，梁將董璋急攻澤州，意圖吞並昭義鎮，直接威脅後唐西都太原的安全。李存勖為了扭轉戰局，決定趁梁軍東麵防守空虛之機，出兵奇襲鄆州，以切斷梁軍右翼，再伺機進圖汴州。李存勖命李嗣源率五千步騎，連夜冒雨渡河，一舉襲破鄆州，朱友貞聽聞鄆州失守，命王彥章率軍阻止唐軍西進，李存勖命朱守殷嚴守德勝，自率親軍進屯澶州。
王彥章出兵楊村渡，攻克德勝南城，繼而順河東下，攻打楊劉城。他打算先隔斷河北唐軍與鄆州的聯係，再圖收複鄆州。而李存勖則命朱守殷放棄德勝北城，裝載軍需器械浮河而下，協助李周固守楊劉城，兩軍各自沿河一岸疾進，邊行邊戰，互有勝負。不久，王彥章進抵楊劉城下，揮軍強攻，晝夜不息，並以巨艦九艘橫亙河津，阻攔唐軍增援，他屢攻不克，隻得退屯城南，築壘連營，以阻擊唐軍渡河。
李存勖親臨楊劉，一麵命唐軍出營挑戰，牽製梁軍兵力，一麵命謀臣郭崇韜領兵奔赴博州，在黃河東岸修築新城，以接應鄆州唐軍。王彥章率軍急攻博州新城，還用十餘艘巨艦置於黃河中流配合作戰，郭崇韜據城堅守，李存勖亦率軍自楊劉增援。王彥章隻得撤軍，退保鄒家口。李存勖與鄆州李嗣源重新恢複了聯係，王彥章複攻楊劉，再次被唐軍擊敗，遂撤師西歸，退保楊村，不久便被召回汴州，段凝接任主帥。
朱友貞部署四路反擊：命段凝攻澶州、董璋攻太原、霍彥威攻鎮州、王彥章攻鄆州，打算在十月向後唐發動總攻，但因兵力分散，造成汴州防守空虛。他還命梁軍掘開滑州南麵的黃河大堤，以阻止唐軍進攻汴州，但同時也將梁軍主力阻隔在決河以北。梁將康延孝投降後唐，將後梁軍情盡數告知李存勖，建議唐軍趁虛襲取汴州，而李嗣源則在鄆州附近大敗王彥章，俘獲梁軍將校三百餘人，迫使梁軍退保中都。
李存勖自楊劉渡河，進抵鄆州，並以李嗣源為前鋒，攻破中都，俘殺王彥章。當時，諸將都認為應先攻占兗州等地，再乘機而動，李嗣源則堅持趁虛襲汴的戰略。李存勖命李嗣源率前軍倍道兼程，向汴州進發，李嗣源抵達汴州，揮軍攻城。朱友貞自殺，梁將王瓚開城投降，李存勖於同日抵達，由大梁門進入汴州，後梁正式滅亡。
梁晉爭霸期間，南方還存在很多割據政權，其中前蜀據有三川（指劍南西川、劍南東川、山南西道），定都於成都，其國主稱皇帝，與後梁分庭抗禮。後主王衍在位時，奢侈淫靡，大興土木，委政於宦官、狎客，縱容太後、太妃賣官鬻爵，致使朝政敗壞，貪腐成風，還在國內四處巡遊，強製沿途州縣供應食宿，百姓苦不堪言。後唐滅梁，威震天下，岐國、楚國、吳越國、閩國、南平國等割據政權紛紛入貢稱藩，前蜀卻不肯臣服，李存勖便有意討平前蜀。
客省使李嚴出使前蜀，趁機刺探蜀中虛實，他歸國後極力主張伐蜀，稱蜀國已有亡國之象，更堅定了李存勖出兵滅蜀的決心。當時，前蜀為了防禦後唐，在兩國邊界駐有重兵，李存勖又遣使者李彥稠入川，表示要與蜀國修好，以此麻痹王衍。王衍信以為真，派翰林學士歐陽彬為唐蜀通好使，出使後唐，同時還撤除了邊界守備。
李存勖以魏王李繼岌為主帥，統領六萬大軍，征討前蜀。李繼岌年幼，軍務皆有副手郭崇韜決斷，唐軍以康延孝、李嚴為前鋒，連克威武城、鳳州、興州等地，繳獲大批糧草。而與此同時，王衍仍在國內巡遊作樂，到達利州時方知唐軍來犯，他急忙組織三萬兵馬迎戰，卻被唐軍擊潰於三泉，前蜀各處藩鎮紛紛來降，王衍倉皇逃回成都。
前蜀中書令王宗弼發動政變，囚禁王衍、後妃及諸王，自稱西川兵馬留後。他以王衍的名義邀請李嚴到成都，商談投降事宜，李嚴馳入成都，撫慰前蜀官吏、百姓，命蜀軍撤去成都的軍事防備。不久，李繼岌率大軍進抵成都。王衍率百官出城拜降，前蜀正式滅亡，南方諸國皆驚懼不已。
魏博戍卒在貝州嘩變，推裨將趙在禮為首領，攻入魏州。邢州、滄州也相繼發生兵變，河北大亂，元行欽帶兵進討，但卻連連失利。李存勖本欲親征，被宰臣勸阻，隻得起用李嗣源，讓其率侍衛親軍北上平叛，李嗣源在魏州城下遇到親軍嘩變，被劫持入城，與叛軍合勢。他本無反意，但迫於內外形勢，又無以自明，隻得率變兵南下。
李存勖親自率軍東征，欲坐鎮汴州指揮平叛，但李嗣源已搶先占據汴州，得到大批唐軍將領擁戴。李存勖知道局勢已不可挽回，行至萬勝鎮便下令回師，倉皇返回洛陽，他再三撫慰士卒，許以厚賞，但已為時太晚，士卒均不感皇帝恩德，沿途逃散過半。當時，李繼岌已率征蜀大軍班師，途中因平定後軍康延孝叛亂，被耽誤了歸程。
李存勖決定前往汜水關，與李繼岌會合，再聯兵進剿李嗣源，他命扈從軍兵候於宮門外，自己在內殿進食。從馬直指揮使郭從謙突然發動叛亂，率所部攻入興教門，李存勖親率宿衛出戰，殺死數百亂軍，最終被流矢射中，死於絳霄殿，時年四十三歲。
伶人善友將樂器覆蓋在李存勖身上，縱火焚屍，李繼岌軍至渭南，因部屬潰散，被迫自縊而死。征蜀大軍則在副使任圜的率領下，歸附李嗣源，李嗣源進入洛陽，在李存勖靈前稱帝，史稱後唐明宗。李嗣源將李存勖葬入雍陵，上廟號莊宗，追諡為光聖神閔孝皇帝。