在魏州换防的关键时刻，史思明瞅准时机，派兵大举进攻魏州。
而崔光远初到城中，立足未稳，又轻信谣言，处死了本地骁将李处崟，自毁军心，魏州军大败。
魏州落入史思明之手。
十二月，史思明抵达魏州，在魏州城北设坛祭天，自称大圣周王。
河中节度使李光弼听闻史思明自立，提议与朔方军联兵进逼魏州，使史思明不敢出战，之后再收复邺城。
一旦安庆绪被消灭，史思明独木难支，也会随之失势。
然而鱼朝恩却认为此计不可行，因之作罢，唐军只得继续围困邺城。
但邺城城池坚固，安庆绪又深知城破必亡，所以死不投降，拼死顽抗，故而久攻不下。
加之李亨并没有在军中设置元帅，只是以鱼朝恩为观军容使，作为监督，因此各军群龙无首，无统一指挥，各自为战。
加之数十万大军停驻于此，军卒疲困，士气低迷。
史思明见状果断出兵，距邺城五十里处扎营，挑选精锐骑兵，日夜袭扰城下。
又派出死士伪装官军，妄杀运粮将士，焚夺粮饷物资，神出鬼没，聚散无常，致使唐军粮草匮乏，人心涣散。
乾元二年三月六日
史思明见时机成熟，遂引兵三十余万直抵城下，与唐军约期会战。
唐军步骑近六十万在安阳河北岸列阵，等待史军来战。
而史思明亲自率精兵五万前来，诸军望见后，都以为只是游军，所以并未多加注意，只是派出偏军对战。
谁知史思明指挥军队奋力冲杀，唐军却实行添油战术，李光弼、王思礼、许叔冀、白牛、鲁炅等人接连领兵迎战，死伤各半。
后方的郭子仪尚未布阵，忽然间天气突变，狂发大起，飞沙走石，咫尺之间，人马莫辨，正在交战的两军大惊。
叛军北溃，唐军也毫无斗志，向南溃败，丢弃的甲仗辎重堆积于路。
史思明回营后立即派周贽追击，却被退守河阳的郭子仪击退。
唐军主力败退，各部引还驻地后，史思明将大营移至邺城之南，城内的安庆绪也因此获得郭子仪营中数万石粮食。
等到唐军退出河内，史思明立即转变态度，设计将安庆绪从城中骗出来，将其诱杀，并将其麾下兵马全部收入囊中，如此整个河北、河内尽归史思明。
四月，史思明自称大燕应天皇帝，改元顺天，改范阳为燕京。
八月，登基仅仅四个月的史思明便决定南下，并没有沉迷权势。
他一边让小儿子史朝清留守幽州，保护老家范阳，一边亲率各路兵马大举南下，侵略河南，想要效法安禄山，再次攻下洛阳，煊赫军威。
而朝廷这边，败退至河南的唐军开始追究相州之败的责任。
观军容使鱼朝恩，直接将相州之败全部推到郭子仪身上。
李亨便顺水推舟，剥夺了郭子仪的兵权，任命李光弼接任朔方军节度使，并将其召回朝中任职，不过右相之位依旧。
虽然被夺了兵权，但郭子仪仍以大局为重，忠心朝廷，对李亨做出的一切安排，全部接受，没有丝毫抱怨。