河北省涞源县古称飞狐县，早在很久以前就是兵家必争之地。它的北面有条关隘十分险恶，两崖峭立，一线微通，迤逦蜿蜒，百有余里，真可谓一夫当关，万夫莫开，这就是有名的飞孤关。飞狐县就是由此而得名。飞孤关历来是河北平原与北部边郡的交通要道，和平时期这里是内地与边疆经济文化交流的主要通道，战乱时期，它又成为军阀相争的主要据点。唐代中后期以来，由于民族融合的不断发展，北方少数民族相继进入中原地带，给儒雅的中原文化带来了古朴粗犷的民风，本来就以尚武好斗著称的飞狐人，如今变得更加强悍，桀骜不驯。
飞孤西南有一个名叫安家庄的小村子，住着姓安的母子俩。母亲名叫安彩娥，儿子名叫安敬思，都是汉化了的少数民族后裔。安敬思的父亲是一个没有责任感的无赖，在妻子怀孕期间就弃下母子二人一去不返，后来听说死于斗殴之中。也许是遗传基因作怪，安敬思从小就很不安分，不是与小伙伴们打架斗殴，就是爬高窜低骚扰邻居，搅得四邻不得安宁。好在安彩娥为人厚道，人们看在孤儿寡母的份上也不与他们过分计较。因为世道越来越乱，土匪强盗经常出没，为了保卫乡里安全，各乡各庄纷纷组建民团，聘请武师教习武艺。年仅10岁的安敬思私下跟着习武，武师见他很有天赋，身材不高但肩宽腰细，是个学武的材料，便破例收他做了徒弟。几年以后，安敬思就将师傅的本领全部学会，本乡之中已难以找到一个竞技对手。为了让弟子能在武学上有所发展，武师又把他引荐给自已的师傅学艺，从此他技艺更上一层楼。18岁那年，安敬思师满回乡，这时他的母亲已在二年前去世。没了管辖的安敬思，就像脱了缰绳的野马，经常纠集起童年的伙伴四处挑战，一心要当个天下第一。不久在一次斗殴中，失手将对方打死，从此亡命四方。
当时正处在唐朝末年，黄巢率领的农民起义军已经攻占了长安，建立了大齐农民政权，唐朝天子僖宗逃到了四川。为了收复长安，镇压义军，天子号令各处藩镇勤王。代州刺史、雁门以北行营节度使李克用奉命率蕃汉万人出石岭关，过太原，进军关中讨伐黄巢，在太原时，李克用求发军饷，太原节度使郑从谠只给钱一千缗，李克用大怒，纵兵大掠而还。安敬思此时正在代北替人放羊为生，遇上李克用的大军经过，被裹胁进来。李克用的养子李存信等人为义父挑选亲军，见他身材虽不高大，但拳脚利落，很有一些蛮力，便将他选入亲军之列。这时的安敬思经过几年的磨练已经长了不少见识，不再是从前那位头脑简单，只知挥拳弄棒的傻小子了。他懂得目前这样的乱世，正是自己这种身怀绝技的人大显身手之际，所以他决定在李克用的军队中好好地出力，用一身的武艺赢得功名，也来个光宗耀祖、衣锦还乡。
转眼就到了第二年的春季，安敬思来到李克用的军中刚好四个月了。这天，李克用闲来无事，带领一百亲军到山中打猎。时值春日，万木复苏，山林竟秀，群芳争艳，极目所望，一派鸟语花香的醉人春光。李克用长年奔波，难得见到这样赏心悦目的景色，也难得有这样的闲情雅致，一纵马在山间奔驰起来，一百亲军紧随其后，静谧的山林刹时间被这暴风骤雨般的马蹄声惊醒了。一群鸟从左边的林间吱吱喳喳地惊起，振翅高飞；一群鹿从右边的山林窜出，惊恐四散。李克用张弓搭箭，连发数支，一连射下三只鸟儿，博得众军士的大声喝彩。随后军士们散开，四处捕获猎物。李克用兴致勃勃地纵马追赶一只野兔，渐渐离开了大家。
李克用的箭法在代北一带相当有名，十二三岁的时候就能箭射双雁，长大以后，箭法到达炉火纯青的境界，能在百步之外射中挂在树上的马鞭子。最初与父亲在代北一带发展时，曾被吐浑人赫连铎逼迫，奔入鞑靼部落中，鞑靼首领受赫连铎指使，几次欲害李克用父子，都被李克用神奇的箭法慑服，从而对他死心塌地，忠心耿耿。后来李克用在战斗中损失了一只眼睛，箭法与勇武不减往昔，便被人叫做独眼龙。他艺高人胆大，虽然兔子越跑越快，尽往僻静处窜，他一点儿也不害怕。
转过一道山弯，野兔突然不见了。他驻马环顾四周，只见这里山势险恶，右边是陡峭的山崖，左边是深不可测的山涧，一条羊肠小道在山腰间蜿蜒而行，既不闻鸟语，又不见花香，只听到山涧中奔鸣的水声。李克用心想：此处景色与山外颇有不同，山高水深，阴森怖人，恐怕有猛兽躲在其间。正这样想着，忽觉身后刮起一阵旋风，李克用回头一看，顿时惊出一身冷汗：天呀！一只斑斓猛虎从林间跃出，就在一丈开外对他虎视眈眈。
李克用急忙去掏弓箭，但哪里还来得及！只听猛虎大吼一声扑了过来，李克用大惊，未来得及反应。说时迟那时快，忽听一声弓弦响，老虎惨叫一声，庞大的身体在空中翻了个滚，扑倒在地。李克用定睛一看，一只箭从老虎脑后透射而出，鲜血汩汩渗出，显然已经死了。林边站着一名手持弓箭的兵士，见李克用向他望来，急忙弃弓于地，单腿跪下，双手抱在胸前说道：“属下救驾来迟，请大帅治罪。”这名军士正是安敬思。他从军以后一直没有机会显示自己的才能，很是焦急，瞧见李克用孤身追赶野兔，便悄悄尾随而来，打算碰个机会表露一下自己的惊人本领。天公真是作美，竟让他如愿以偿。李克用道：“你来的正好，刚好救了本帅一命。你叫什么名字？本帅一定要重重赏你。”
安敬思刚要回答，忽然又听到一声猛虎的吼叫。他急忙拔剑在手，说道：“又有老虎来了，大帅请后退，待小人收拾它。”话音刚落，又一只老虎跳出林外，张牙舞爪向安敬思扑来。安敬思有心要在李克用面前显显本事，故意不用武器，而是侧身一躲，使老虎扑了个空；老虎大怒，用尾巴向安敬思用力一剪，只盼一下将他打得筋骨断裂，安敬思就地一个十八滚，又躲到了老虎的右边；老虎更加生气，屁股往后一坐，一心想压死对手，哪料安敬思已经鱼跃而起，就势骑到老虎的身上。虎与狼等猛兽一样，都有一个弱点，就是腰细，受不得大力重压。安敬思本来就天生神力，加之从半空跃下，力道可想而知，老虎腰间一阵剧痛，大吼一声扑倒在地。安敬思顺势左一拳右一拳，直打得老虎七窍出血，奄奄待毙。
李克用看得目瞪口呆，心想：“我一生自负英雄，收的几个儿子也个个英勇无敌，战场杀敌自不必说，但徒手搏虎恐怕难有这等身手。这个军士看似身材不高，却有这等神技，真是难得的人才，怎么没有及早发现？”一高兴，他就忘了自已的身份，亲手去搀安敬思起来，一边搀一边说：“英雄，快快请起。”安敬思受宠若惊，急忙拜倒在地说道：“小人怎敢有劳大帅如此相待？”李克用说：“你不必拘礼，本帅就喜欢像你这样的英雄，请问英雄姓甚名谁，家住何处？”安敬思答道：“小人姓安名敬思，是飞孤人氏。”李克用又问：“令尊令堂都在吗？”安敬思答道：“都已过世。”李克用听了满心欢喜，说道：“你既然父母双亡，本帅想收你为义子，不知你意下如何？”安敬思大喜过望，“扑通”一声跪倒在地，大声说道：“父帅在上，请受孩儿一拜！”说完连磕三个响头。李克用高兴地呵呵直笑，说道：“孩儿请起。”等安敬思站起，李克用又问道：“本帅一人追赶野兔，并未有兵士相从，你是如何赶来并救了本帅呢？”安敬思答道：“孩儿看见父帅单人匹马纵入深山，好生放心不下，于是随后赶来，不过父帅一向英勇无敌，即使没有孩儿，老虎也不能伤您一根毫毛。”一席话说得李克用哈哈大笑。
这时，李存信等人带着一些兵将纵马赶到，看到地上躺着两只死虎，都吓了一跳，连忙下马请罪，李克用一摆手：“罢了，我又没有受伤，你们有什么罪呢？来来来，我给你们引见一下我刚收的干儿子。他叫安敬思，就是他打死这两只老虎救了本帅，本帅已收他做了义子。敬思，过来拜见义兄。”安敬思走上前恭敬跪倒磕头，李存信等人连忙回礼。李克用说道：“我的儿子虽有亲生与收养之分，但对他们的待遇却一模一样，绝无亲疏差别。希望你们能相亲相爱，助我成就大事，将来一同享受荣华富贵。”一行人众抬着两只死老虎，挑着数不清的猎物，高高兴兴地返回兵营。
第二年十一月，李克用接到朝廷诏书，命他出兵进攻黄巢，收复长安，于是他整顿军马，调兵遣将，向关中进发。安敬思这时已经改名李存孝，担任了先锋官，一路之上攻城夺塞，势如破竹，在次年三月就打到了函谷关（今河南新安境内）外。
函谷关是通往关中的门户，由黄巢大将郑存当、郑存惠把守，这兄弟俩都有一身好武艺，又很有心机，依凭城坚沟深，只是坚守不肯出战，李存孝围城七日竟攻打不下。李存孝有个部将叫薛阿檀，很爱动脑子，见硬攻不能制胜，就想了一个计策。李存孝闻言大喜，立即向李克用报告，传令大军后撤。郑存当见了，忙派出探子出关侦察，发现李克用大军已全部撤走，就传令军民人等出城砍柴取水。原来围城七日，关里的水和柴早已耗尽，人心惶惶，若不能及时供应柴和水，关口也难以把守。郑存当情急失策，竟没有想到是个阴谋。军民担心李克用大军去而复还，拚命地想多弄些柴和水，不论男女老少，几乎倾巢出动，乱纷纷地出出进进，守军根本无法仔细盘察。到得第三日，忽报李克用人马又到，军民竞奔入城。守至三更，忽然城门起火，郑存当前往查看，刚转过城角，前边杀出一支人马，为首一员大将手执大刀向他砍来，郑存当猝不及防，被一刀斩于马下。众兵士杀散守军，砸开铁锁，打开了关门。李存孝率军直冲而入，夺得了函谷关。原来薛阿檀献计，令关上军民出关取水打柴，自己率部分士兵扮做关上军民混入关内，里应外合，夺了关口。
这时，奉命勤王的各路藩镇已相继到达函谷关，主要有义成军节度使王铎、郓州节度使赫连铎、河中节度使王重荣、汴梁节度使朱全忠、华州节度使韩建等，其中实力最强大的是朱全忠。此时的唐王朝已是名存实亡，各路藩镇都心怀鬼胎，既不想损失兵马，又想借此机会扩充实力。因此都在钩心斗角，徘徊观望。实力相当的李克用与朱全忠矛盾最大。李克用瞧不起朱全忠是流贼出身，靠投降叛变才取得今天的地位。朱全忠瞧不起李克用出自沙陀，是代北荒漠野蛮之邦，言谈之中产生了芥蒂。
几日后，黄巢大将孟海领军与唐军决战。朱全忠大喜，他知道孟海是一员勇将，若煽动李克用与他交手，说不定会损兵折将，便用激将法说道：“久闻李帅英勇善战，万马之中摘人头颅如探囊取物，这个孟海是贼中悍将，有万夫不挡之勇，不知阁下与他相比如何？”李克用果然上当，气愤愤地就要出战，却被众人阻拦。李存孝是个火爆性子，冲着朱全忠喊道：“你这厮全没道理，我父何等身份，焉能与孟海小儿打斗？待我去擒那厮回来。”朱全忠一看李存孝身高不及七尺，骨瘦如柴，鼻子一哼问道：“你是何人？怎敢在此喧哗？”李存孝道：“我叫李存孝，是我家大帅的义子。”朱全忠嘲讽道：“就凭你这小小的胡虏竟也想擒获孟海吗？”李存孝是胡人后裔，最忌讳别人叫他胡虏，闻言大怒，双手齐出，一手抓住朱全忠的衣领，一手抓住他的腰带，将他拦腰提起，就要往地上摔。李克用心中暗喜，假装生气训斥存孝：“快放手，不得与朱大帅胡闹！”李存孝闻言把朱全忠往地上一放，说道：“若不是我父拦阻，我今天定不会饶了你。”朱全忠羞得面红耳赤，悻悻站起。
李克用拱手对朱全忠道：“小儿不知礼数，有所得罪，还请朱大帅原谅。”朱全忠道：“看不出你那儿子倒很有蛮力，不知武艺如何？”李克用道：“朱大帅既想了解他的武艺，我就叫他去擒孟海罢了。”说完转对李存孝说：“你这逆子得罪了朱大帅，现在罚你去擒孟贼过来，你可能做到吗？”李存孝大声答道：“若生擒不了孟贼，孩儿愿受军法处置。”说完提枪上马奔出阵外。
李存孝来到阵前，点名要孟海出战，只见对方阵中奔出一员大将，抡刀指着他道：“你这小儿不必劳动我们大帅，待本将擒你便了。”李存孝问道：“你是何人？”那人答道：“吾乃孟海手下副将李龙飞是也。”李存孝道：“我不打无名小卒，赶快回去唤孟海出来。”李龙飞大怒，挥刀纵马，奔李存孝杀来。李存孝不慌不忙，横槊一架，就听“当”的一声响，李龙飞的大刀脱手而飞，李龙飞吓得目瞪口呆，拔马就逃。李存孝双腿一磕马腹，战马前冲，与李龙飞的马赶了头尾相接，就见他轻舒猿臂，抓住李龙飞的腰带，将他活捉过来。李存孝轻舒猿臂，抓住李龙飞的腰带，将他活捉过来。
李龙飞的结义兄弟王虎见兄长被擒，急的大叫一声：“还我兄长！”便拍马出阵，挥舞双剑直取李存孝。李存孝眼疾手快，举起铁挝猛击下去，将王虎打得脑浆迸裂，死于马下。孟海吃了一惊，心想：“龙飞与王虎是我军中有名的猛将，即便是我也不能在一个回合中就将他们打败，这个李存孝看来本事不小，非得本帅亲自出马不可。”于是按辔提缰走出阵外。
李存孝正在叫阵，忽见对面走出一个骑黑骏马的彪形大汉，面色黝黑，神情冷然，手中提着一杆长枪。李存孝问：“你可是孟海？”孟海答道：“正是本帅。”李存孝听了不再问话，举挝就砍，孟海横枪架住。双方一交手，不由得暗暗互相佩服。李存孝想：“世上能架住我铁挝一击的也没有几个，孟贼号称贼中勇将，的确有点本领。”孟海心道：“李存孝果然厉害，震得我双臂发麻，虎口生疼，起义以来还未碰上如此对手，今天恐怕不妙。”二人你来我往斗了二十个回合，终是李存孝年轻力壮，技高一筹，将孟海杀败，生擒活捉。义军群龙无首，大败溃散，各路官军乘胜追击，一直打到了潼关天险。黄巢的义军仓皇防守，终因准备不足，关口被攻破。
黄巢听说丢了潼关天险，立即派大将葛从周率兵四十万前来收复。李克用闻讯率大军迎战。葛从周是濮州甄城（今山东甄城）人，十七八岁时即跟随黄巢起义，他胆大心细，智勇双全，因功升为大将，很得黄巢信任。他久闻沙陀军人马剽悍，李克用父子个个英勇，无论在体力上还是在技艺上，农民军都不是对手，加上官军刚打了胜仗，锐气正旺，若是正面交锋很难取胜，因此他按兵不动，图谋良计。他手下的将士不理解，以为他害怕官军，纷纷请战。葛从周说：“我并不是害怕敌人势大，而是担心李存孝无人能敌，如果冒然出战，恐怕于我军不利。”一员部将说道：“大帅所担心的不过是李存孝一人而已，若想个计策除掉他，我军不就有取胜的把握了。”葛从周心头一亮，想到一计，吩咐众将如此这般。
却说李克用仗着锐气前来挑战，一心想速战速决，孰料葛从周坚守不出，纵兵强行攻打，无奈营寨坚固又攻不下。思谋良久，他传令李存璋和李存孝分率两军往南北两面扎营，形成掎角之势来包围葛从周的军队。这天三更，李存璋的北营忽然号炮连天，杀声震地，把李存璋从梦中惊醒。他不及披挂，只提了一把短剑跑出帐外，发现营地乱成一团糟，军士们四散奔逃，隐隐约约听到有人高喊：“李存孝反了！李存孝反了！”只见火光之中远远地看到一人身披重铠，横架铁槊，手持毕燕山挝，一面大喊，一面乱杀，正往这边冲来。李存璋大惊失色，抢了一匹马夺路而逃。
南营的嚣乱声传到了北营，李存孝忙派出哨马前往察看，哨马回报说南营被劫，众将主张增援，李存孝却说：“我兄有勇有谋，对付敌人劫营绰绰有余，况且天黑夜深，不知敌人虚实，等到天亮在说。”口中虽这样说，心里着实放不下。好不容易等到天明，急忙率军前往查看，就见南营栅倒旗歪，尸横遍地，血流成河，一个活人也不见。李存孝放声大哭：“兄长，你一向英勇，怎会遭此不测，都怪我救援来迟。”哭毕，转对众将道：“你们且仔细守卫大营，我去向父帅禀报。”然后率一队亲兵往李克用的中军大营驰去。
李克用的中军设在几里以外，李存孝赶到时天已大亮，正好李克用升帐，众将领肃立两旁，李存璋也在其中。他心中一喜，刚要问讯，忽听李克用喝道：“你这反贼，竟敢来见我，赶快与我拿下！”上来几个刀斧手除掉李存孝的兵器，将他五花大绑。李存孝大叫：“父帅，孩儿犯了何罪？”李克用道：“你劫了存璋的兵营，杀死我许多兄弟，难道不是罪么？”李存孝大喊冤枉。李存璋走上前说：“你不用狡辩，我亲眼看到你杀入我的营中。”李存孝道：“大哥，我没有及时救援你是事实，可你也不必为此而冤屈我呀！假如我真的反叛了，我为什么还要自投罗网？”存璋语塞，无言以对。
李克用一听十分有理，便想放了存孝。另一个义子李存信平素与存孝不和，很妒忌他功高受父帅的宠爱，一直想找机会中伤他，恰巧随李存璋一道在南营。他走出班列对李克用进谗言道：“父帅不要听他巧言，我亲眼见他一边杀一边骂，说父帅用人不当，有功不赏，有罪不究，他功名显赫却与我等平起平坐。”李克用闻言大怒，立刻就叫人推出斩首。大将周德威谏阻道：“大帅待存孝将军情同亲生，恩宠有加，断无谋反之理，昨夜之事恐怕有诈，请大帅明察。”李存孝也说道：“儿受父帅厚恩，尚未图报，岂能忘恩负义做这种猪狗不如之事呢？”李克用听了左右为难。周德威又道：“不如暂且将李存孝关押起来，寻个死人头挂在营门外，就说他因谋反叛乱被枭首示众，看敌军有什么动静。”李克用依计而行。
葛从周听说李存孝被杀，十分高兴，立即调兵遣将攻打官军。副将赵无忌率领一支兵马径攻李克用大营，被李存璋迎头拦住。赵无忌大声喊道：“你们中了我们元帅的计策，误杀李存孝，这么没脑子也配与我们打仗，赶快下马受擒。”李存璋说：“李存孝反叛被杀是罪有应得，与你们这些反贼有什么相干？”赵无忌得意地说：“这是我家元帅的计谋，实话告诉你，昨晚假扮李存孝劫营的就是我。哈！哈！哈！”李存璋听了也哈哈大笑，说道：“果然不出我父帅所料，告诉你吧，我弟弟并没有死，那个人头是假的。父帅就怕中了你们的圈套，故意演出这场戏的。”赵无忌大怒，拍马舞刀直取存璋，存璋持戟急架，大战二十回合，不分胜负。赵无忌心下焦急，一面抡刀逼开画戟，一面取铁鞭在手，大喝“休走”，劈面打去，存璋躲避不及，被打得口鼻出血，狼狈而回。
李存璋回到营中禀告事情原委，李克用急忙叫人放了李存孝，好生安慰了几句，命他前去迎战。李存孝憋了一肚子气，风风火火地披挂整齐，纵马奔出了营外，口口声声要赵无忌前来受死。赵无忌见他身不过七尺，骨瘦如柴，满脸黄色，好像病夫，不由大起轻蔑之意。俩人通了姓名，立即厮杀在一起。俗话说：“仇人相见分外眼红。”李存孝恨他带人劫营，使自己蒙受不白之冤，一双眼睛瞪得溜圆，双臂把铁槊舞的嗖嗖作响，恨不能一槊刺他个透心凉。赵无忌在这凌厉的攻势下无法招架，丢了个破绽拨马就逃。李存孝长臂一伸，正好抓住了他的腰带，将他生擒过来。赵无忌到底是久经沙场，虽然人在半空却毫不惊慌，飞起左脚踢向李存孝肋部。李存孝心头火起，倒提起赵无忌往地上一摔，摔得他颈骨断裂，绝气而亡。
另外几个义军将领卢龙等见了，气得红了眼睛，哇哇大叫着冲出阵来，要与李存孝拼命。李存孝不慌不忙，把槊舞得上下翻飞，密不透风，卢龙等人的刀剑根本招呼不到他身上，而他则伺机抽出毕燕挝，先将卢龙打死于马下，又将李豹劈成两截，剩下一个崔彪惊得目瞪口呆，被他活捉过来扭断了脖子。李存孝杀得性起，打马冲入了义军营阵，左砍右削，转瞬就杀死一片。李克用在营中望见，挥动令旗指挥大军向义军杀来。义军虽然拼死抵抗，却无法挡住沙陀铁骑，被杀得七零八落，尸横遍野，人马足足损失一半。
连打两个胜仗，官军气势旺盛，浩浩荡荡杀向长安。农民起义军自从打入长安赶走僖宗皇帝后，一直陶醉在胜利的喜悦里，根本没有料到唐朝军队这么快就打过来，他们一无心理准备，二无战略防备，在官军的进逼下节节败退。李克用和其他藩镇的军队很快打到了长安城外。双方大战渭桥，义军抵挡不住，退入城里，李克用乘胜追击，抢先从光泰门攻入城中，一直打到了黄巢居住的望春宫升阳殿。黄巢立脚不住，率义军撤出长安，不久又退出关中，转到河南地界。
京师平定，唐僖宗返回长安，根据各藩镇的表现论功行赏，李克用功居第一，被封为宰相、河东节度使，镇守太原。他的父亲李国昌被封为雁门以北行营节度使，李存孝被封为飞虎将军，其他养子及部将也都分别获得赏赐。从此，李克用的沙陀军威名远扬，成为镇压黄巢农民起义军的主要力量。
中和四年，李克用接到朝廷诏书，命他追剿黄巢的义军。原来，黄巢退出关中后辗转活动在河南，他先到达蔡州（今河南汝阳），迫使节度使秦宗权投降，然后又围攻陈州（河南淮阳）。陈州被围一年，危在旦夕，频频向朝廷告急，唐朝政府自己是没有能力出兵救援的，就命令各地藩镇发兵。李克用出兵五万，任命李存孝为先锋官，自河中（今山西永济蒲州镇）渡过黄河救援陈州，先后在太康（今河南太康）和西华（今河南西华）打败农民起义军。黄巢率主力部队且战且退，撤至中牟黄河岸边被李克用追上，黄巢抢先渡河逃走，大部分义军被阻隔在黄河南岸，或被杀、或被俘，剩下的四散而逃。黄巢逃至封丘（今河南封丘）又被李克用赶上，混战一场，黄巢只带几十个人突围而走，李存孝率军急追，一日一夜奔驰二百里，一直追到了冤句也没能赶上，只好撤军。
大顺元年（890年）五月，河东辖内的潞州（今山西长治）发生军乱，小将冯霸杀死李克用的弟弟节度使李克恭，自立为留后，投靠了朱全忠。朱全忠与李克用早有隔阂，中和四年又在上源驿设计暗害李克用不成，双方之间的矛盾更加尖锐，势同水火，冯霸的归降正合他意，借势派大将葛从周率军进驻潞州，同时派大将李谠围攻泽州（今山西晋城），并联络朝中同党一起反对李克用。六月，在朱全忠的游说下，大唐天子削夺李克用的官爵，任命宰相张浚为招讨使，京兆尹孙揆为副，朱全忠为东南招讨使，幽州的李匡威为河东北面招讨使，云州的赫连铎为副，合力进攻李克用。
李克用面对四面包围并不慌张，调兵遣将分头迎敌。泽州在汴将李谠的围攻下最是危急，他就派李存孝带兵三千前往解围。当时汴军气势十分嚣张，围了城对泽州主将李罕之喊道：“李相公，赶快投降吧！张丞相已经包围了太原，葛司空已进驻了潞州府，你平常依仗沙陀与我大梁为敌，如今他已走投无路，马上连藏身的洞穴都没有了，你还不赶快投降么？”李存孝听说后十分恼怒，挑选了五百精锐骑兵，来到汴营门外挑战，他大呼道：“我是寻找洞穴居住的沙陀人，已经几天没有吃饭了，正等着你们的肉来犒劳军士，谁膘肥体壮长得肉多，赶快自动滚出来！”汴军听了都很生气，当即就有几个人要出来应战，李谠阻止道：“李存孝远道而来，求的是速战速决，兵锋所及，锐不可当。大家耐下心来，待其锐气稍挫，便可一战而擒。”众人不语，默默而退，但心里边都很不服气。
李存孝见汴军不出来迎战，便命令众军士齐声大喊：“汴梁小丑，赶快出来，我等沙陀，要食尔肉！”又喊：“汴梁瘟猪，膘肥体壮，自动上门，刚好充饥！”把汴军将领气得暴跳如雷。内里有个叫邓季筠的脾气十分暴烈，在军中以骁勇著称，从军十年还从未打过败仗，听晋军骂的越来越不堪入耳，直气得火冒三丈，虬须怒张。这时，晋军又发出一阵嘲笑声：“汴军不敢出来，一定是害怕我们飞虎将军了。”邓季筠忍无可忍，私自打开营门，单枪匹马就闯了出来。李存孝大喊一声“冲”，率领五百精兵奔营门杀来。汴军怕伤着邓季筠也不敢放箭，又来不及关营门，一下子就被晋军冲了进来。这些精兵都是李存孝挑选出来的好汉，个个武艺高强，又生就一副不怕死的劲头，逢人便杀，遇旗就砍，把汴军大营搅得乱七八糟。邓季筠措手不及，被李存孝的人马冲得倒退了好几步，根本无法阻止晋兵进营。他气得哇哇大叫，拍马抡棍直取李存孝。李存孝正与人厮杀，忽听脑后风声作响，急忙一个蹬里藏身躲到了马肚子下面，马头被铁棍击中，登时血浆齐流，扑地而死。李存孝一个鲤鱼打挺从地上跃起，跳到另一匹马上。邓季筠得理不让人，挥棍拦腰击来。李存孝双手持槊往外一架，将铁棍荡开，然后顺势斜挑，将邓季筠挑落马下，上来几个士兵将他五花大绑。
城中的李罕之看到汴营大乱，知道援兵已到，立即率军冲了出来，一下就将敌营冲乱。李谠还想收拢军队稳住阵脚，可是众军士个个急于逃命，有谁还能听他的话？俗话说兵败如山倒，真是不假，几万大军在内外夹击下完全丧失了抵抗能力，一个个抱头鼠窜，恨不能多生两条腿，连李谠也在亲兵亲将的簇拥下逃出几里以外。这一仗，晋军大获全胜，斩首数千名，缴获战马一千匹。当天夜里，李谠率领汴军狼狈撤退，李存孝闻讯追赶，一直追击到了马牢山，俘获斩首一万余人。
李存孝在泽州大破朱全忠的军队后，立即率兵南下争夺潞州。路上得到一个消息，孙揆已被朝廷任命为昭义节度使，正持着旌节前往潞州。当时孙揆还担任着张浚的招讨副使，统军一万人，朱温为了巴结他，又送给他三千牙兵作为中军护卫，如今已越过刀黄岭，正趋往上党。李存孝知道从那里到上党要经过长子（今山西长子），长子西部有一险要地段山高崖陡，道路狭隘，是其必经之地，于是抛下步兵，带领一千骑兵，飞驰赶往长子西崖埋伏。
孙揆是儒生出身，经书固然念得滚瓜烂熟，兵书却一本不懂，加上他从未打过仗、行过军，一点军事常识都不具备。当时正是八月，天气还有点热，他身着儒生服饰，宽衣大带，端坐于四马拉的大车之中，车上竖有一顶华盖，为他遮阳。四周侍从的亲兵亲将个个衣帽鲜华，精神抖擞。因为还没有得到李谠兵败泽州的消息，所以他毫无戒备，放心大胆的往前走。来到长子西崖，看到这里山高谷深，峭壁挺拔，道路狭窄，他也不知派哨探前往查看，大摇大摆地往里进，部队跟着乱哄哄地入内。因为道路狭窄，骑兵只能并骑而过，步兵只能四人并行，队伍稀稀拉拉拖了十几里长，还有大半人马没有入山。正在混乱之时，忽听号炮声响，两股骑兵分从左右冲出，拦腰将孙揆的人马截断，闯入军中大杀大砍起来。孙揆的人马猝不及防，不是被对方杀死，便是自相践踏而亡。
孙揆此时已随前队进入谷中，发现中了埋伏立刻慌了手脚，指挥军队想退出山口。可是怎么可能呢？他的四匹马拉的大车根本掉不回头，山口又被李存孝的人马控制，无法夺得回来，只好往前逃命。路窄人多，马车跑不开，他就叫两个亲兵在前开路。那两个亲兵骑着马一边往前冲一边用刀砍，在人群中杀出一条血路。正往前逃时，前面又杀来一股晋军，为首的大将横槊大喝道：“李存孝在此，赶快下车投降！”孙揆听了胆战心惊，差点尿了裤子，只好乖乖地束手就擒。
山口外的官军发现山谷里有埋伏，都惊慌失措，但因主帅已进了山口，不得不想办法救援，因为军法规定见主帅有难而不救者斩，与其被皇帝杀头，还不如冒险一救，倘若救得主帅出险，不就免于一死了么！孙揆的几员副将率军拼命往里冲杀，但峰高路窄，山口又有晋军把守，一时半会儿难以冲得进去。两军正在山口苦斗，就听山里传出雷鸣般的欢呼声：“活捉孙揆了！活捉孙揆了！”官军的军心立刻散了，犹犹豫豫往后退。就在这一瞬间，又听到一声炮响，一阵排山倒海的马蹄声在官军两侧响起，数百名沙陀骑兵高举战刀，呐喊着杀出，雪亮的战刀在阳光下发出渗人的寒光。官军吓得胆战心惊，“妈呀”一声掉头就跑，根本顾不上军法不军法。沙陀铁骑在后追击，刀砍箭射，直杀得官军丢盔卸甲，血流成河。原来李存孝将三百骑兵埋伏在山谷之内，剩下的七百名埋伏在山外，孙揆率前队进入包围圈，谷内的伏兵先行打响，待活捉孙揆后谷外再发起攻击。因山谷狭窄不利于大部队人马作战，加上出其不意，竟使李存孝顺利得手。事后打扫战场，共杀死敌人五千，活捉五百，缴获兵器旗帜六千件，牲畜上千头。李存孝十分高兴，一面派人向李克用告捷，一面率领军兵押着孙揆及五百俘虏挥师东进，与另外二千晋军会合，南下直奔潞州。行至半路，李存孝遇上了李克用的另一员大将康君立率军二千也来攻取潞州。康君立十年前就追随了李克用，很得信任。他为人机智狡狯，又好夸功争强，与性情豪爽武功高强的李存孝相处不甚融洽。他见李存孝解了泽州之围，又大破孙揆一万大军，潞州也屈指可下，三处功劳合在一起，李克用非得授他做潞州节度使不可，想到自己胡子一大把，追随李克用十年，反不如一个乳臭小儿，心中很是不服，干脆主动请缨来夺潞州。他对李克用说：“存孝虽然英勇无敌，曾经打败过葛从周，但葛从周毕竟征战沙场多年，颇多计谋，我担心他万一轻敌而中了敌人诡计，不但有损他的威名，而且不利于大帅的事业。况且潞州是个大府城，人口众多，辎粮丰富，存孝长于作战而短于经营，我能帮他一把岂不甚好。”一席话说得李克用连连点头，同意他率军来夺潞州。
李、康二人合兵一处，一同杀往潞州。潞州葛从周本是农民军将领，与朱全忠往日交好，黄巢失败后就投靠了朱全忠。他与李存孝交手数次，对他精湛的武艺和剽悍的战斗作风很是佩服，听说他一战就解泽州之围，再一战以一千骑大败孙揆一万人，正往此处杀来，不由得心慌意乱，连夜率军遁走。李克用闻报大喜，立即传令要任命李存孝为潞州节度使，他的另一个义子李存信与康君立交好，十分忌妒李存孝，他对李克用说：“存孝英勇无敌，自恃功高而目中无人，若是再授以州郡，恐怕天下无人能制了。康君立久随义父，忠心可表，不如任他为潞州节度使。”李克用听信了他的话，竟不顾存孝的汗马战功，以康君立为潞州节帅。
消息传来，李存孝惊怒交加、郁闷满怀，他本来对潞州节帅已势在必得，心想即使不算从前的功劳，单凭这一次义父也绝对会以我为潞州节帅，没想到事与愿违，不由大失所望。随后他又听说是李存信从中作梗，更是义愤填膺，想起从前在关中中了葛从周的离间计，李存信从中挑拨，若不是周德威仗义相救，自己的这条命早就没了，自己还没找他算账，他竟然又欺负到自己头上，这口气如何能咽得下？他郁愤交集，一连几天都吃不下饭。李克用听说后很是着急，担心存孝耍起倔脾气，宁肯饿死也不吃饭，岂不是白损失一员大将？何况李存孝自跟随自己以来一直忠心耿耿，立下战功无数，尽管其性格粗直不拘礼节，但为人豪爽，心无旁骛，这次又立了这么大的功劳，不封他为节度使实在有点委屈他。但康君立是跟随自己多年的旧人，也曾立过很多战功，总不能为了义子而伤害老部下的心吧！于是他亲笔写了份书信，派了一个能说会道的谋士来见李存孝，大讲了一番亲不间疏的道理，说得李存孝眉开眼笑，停止了绝食。
十月，张浚之师进入晋州（今山西临汾），先头部队进入汾（今山西汾阳）、湿（今山西隰县）一带，李克用派薛铁山、李承嗣率骑兵三千出阴地关，在洪洞（今山西洪洞）扎营，又派李存孝率兵五千驻扎在赵城（今山西洪洞北赵城镇西南）。华州（今陕西华县）的韩建率壮士三百夜袭李存孝大营，被打得大败而逃，李存孝乘势追击，一直逼到了晋州城的西门，张浚督师出战，又被李存孝杀得大败，从此闭门不出。晋州城高墙厚，城内粮草又足，李存孝一时攻打不下，便率军攻掠绛州。十二月，张浚及韩建和晋州刺史张行恭弃城出逃，奔回了关中。朱全忠与唐朝对李克用的合力进讨终于被粉碎。
大顺二年（891年）三月，邢州（今河北邢台）节度使安知建背叛李克用，投奔唐室，自棣州（今山东阳信南）乘船沿黄河西上前往关中，郓州（今山东东平西北）节度使拦河将他截杀，首级传往晋阳示众。邢州没了主帅，军士大乱，滋扰百姓，哄抢官府，各地官吏纷纷要求李克用派大将率军平定骚乱。李克用想起去年之事，颇感歉意，于是命李存孝为邢州节度使，带兵平定邢州。李存孝来到邢州，分兵攻打各地乱兵，很快将他们收拢到自己帐下，那些乱兵慑于他的威名，从此小心翼翼，不敢生事。
李存孝做了节度使，引起许多人的不满。李克用的义子很多，立下战功的不在少数，很多人比李存孝来到李克用身边要早，年纪也比他大出许多，他们对李存孝做节度使一事自然十分不服气，认为义父偏心。这里面最不满意的就是李存信。他工于心计，凭借自己跟随李克用较早，巧舌如簧，经常在义父的面前说李存孝的坏话。李存孝在邢州知道后很是不安，他知道自己与李存信相比，一口才不如，二机智不及，唯有在战功上比过他，才不至于落败。于是多次上书李克用请求加兵，兼并镇州（今河北真定）、翼州（今河北翼县），都为李存信所阻，李存孝知道后更加气恼。
第二年正月，占据镇州的王依仗占据燕幽一带李匡威的支持，率兵十万大举进攻邢州的尧山（今河北省南部），李克用派李存信率兵救援。李存信素与存孝不和，行动迟缓，不肯卖力，李存孝非常气恼，也就按兵不动。李克用久等不见捷报，知道二人在闹意见，另派李嗣源和李存审率军赴援，大破燕、赵之众，斩首三万。战后，克用将存孝、存信唤来，责备他们为何延误军机，逗留不进，李存信装出一副委屈的样子，把过错都推给了李存孝。李存孝气得哇哇大叫，有理说不出，被李克用狠狠地骂了一顿，责以二十军棍。从此李存孝恨透了李存信，对李克用也产生了抱怨。
李存孝受罚的消息传出，其他藩镇都兴高采烈，认为这是一个绝好挑拨离间的机会，因为李存孝是晋军中武艺最好的一员大将，要是将他拉拢过来，不但可以削弱李克用的力量，而且可以减轻对自己的威胁，很多藩镇都派人来结交李存孝。李存孝部下有一员将领叫刘全是镇州人，他的一些亲友在王手下做事，王派他的亲戚给他送信，许以千金，请他说服李存孝与镇州通好。刘全知道主帅对李克用已产生怨恨，遂大胆向存孝进言。李存孝初听之下颇感震怒，拔剑要杀刘全，怒道：“我与父王情同亲生，你这狗贼胆敢挑唆我背叛义父，看我不杀了你！”刘全面不改色，沉着冷静地说：“将军待大王的确是亲如父子，但大王待将军是否情同骨肉我就不太清楚了，我只知道将军赤胆忠心、战功卓著，大王非但不赏，反而责罚。我死不打紧，只是替将军不值。”李存孝手按剑柄，沉吟不语。
刘全见存孝心有所动，连忙进一步说道：“俗话说士为知己者死，女为悦己者容。大王既不把将军视为知己，将军何必为大王而死呢？何况将军英勇无敌，不但我们晋军无人能比，普天之下也没有几个对手，岂能久居人下做爪牙呢？我久随将军，蒙将军错爱视为腹心，自当替将军考虑，将军认为我是忠心，就请将军仔细考虑我的话，若以为我在挑拨你父子关系，将军大可把我杀了。”李存孝到底是莽夫出身，听到这些话颇为顺耳，不由叹了一口气，说道：“我岂不知你是忠心？只是父王曾经待我有恩，如果背叛他岂不令天下人唾骂吗？”刘全道：“大王不信任将军在先，将军背叛大王在后，何况将军是为求自保，并非诚心背叛大王。如果大王醒悟过来，杀掉李存信，将军也可以重回大王帐下呀！”一席话说得李存孝连连点头，忙向刘全赔礼。两人携手来到密室，悄悄商量起来。
李存孝与王的秘密往来很快就被李克用知道了，他不由十分震怒，派人四处打探，发现李存孝不但私通王，而且与自己的死对头朱全忠也勾搭上了，这一气非同小可，立刻就要对李存孝兴师问罪。大将周德威劝阻道：“李存孝有勇无谋、头脑简单，肯定是受了别人的挑唆。我们不如先去讨罚王，等把王打败了，再回来收拾他，存孝没了依仗，自然会献城投降，到那时大帅想怎么处罚他都可以。”说心里话，李克用很喜欢存孝的英勇，并不想把他逼到敌对势力方面去，听了周德威的话也就回心转意。
景福二年（893年）春，李克用大举出师，进攻定州的天长镇，一连十日攻打不下。王出师三万前往救援，李克用迎战于叱日岭下，大败镇军，斩首一万余名。李克用乘势越过井陉（今河北井陉县），进逼真定。李存孝急率兵马三千，星夜兼程来到镇州，面见王，商量军情。他们先派人向朱全忠求援，不料朱全忠正与徐州（今安徽徐州）的时溥打得难解难分，无暇另顾，只好转求幽州的李匡威。李匡威率军赴援，三军合势，李克用遂班师回晋阳。
李克用万万没有想到，李存孝竟会公开与自己做对，气得他火冒三丈，于当年七月兴师征讨李存孝。为了防止李存孝再次与王合势，他东下缚马关，进攻平山（今河北平山县），然后渡过滹水（即今滹沱河），以迅雷不及掩耳之势，攻到镇州城下。王大惊失色，遣使向李克用求和，赠送布帛五十万犒劳晋军，并答应出兵三万协助李克用讨伐李存孝。八月，李克用驻跸于栾城（河北栾城县），李存信屯军于琉璃陂，对邢州形成了合围之势。
邢州被围，李存孝并不感到惊慌，时常带兵出城骚扰。不过李克用毕竟是他的义父，对他恩威有加，虽然背叛了他，但对他的敬畏之心却无法抹去。所以李存孝总是避开李克用的大营，专门到李存信的军营捣乱。李存信打他不过，只好节节败退。李克用闻讯前来增援，李存孝就躲在城里不肯出来，只气得李克用连连跺脚，大骂逆子。李存信灵感突发，想到一计，他对李克用说：“李存孝凶悍无比，只有父王才制得了他，但他又畏惧父王，不敢与父王交锋，我们不如沿着邢州四周挖道深沟，修筑堡垒来围困邢州。存孝若是出来挑战，我们就固垒自守，等到其粮尽矢绝，就会自缚投降。”李克用连夸好计，传令全军依计而行。
李存孝在城中望见晋军抡锄挥锨，干得热火朝天，猜到了他们的意图，心中暗骂：“肯定是李存信这个狗贼出的好主意，他巴不得我立即就死，什么鬼主意想不出来？”他知道城中粮草不多，只能支持数月，一旦粮尽矢绝，手下这些兵将恐怕就靠不住了，唯一的办法就是阻止对方建成沟垒。于是他每天都带兵出去破坏，今天出东门，明天出西门，后天再出南门，这面晋军刚建好，那面就被李存孝拆得乱七八糟，这面刚刚整理恢复，那边又被踏得七零八落。总之就是无法建成沟垒。
李克用看在眼里，气在心里，命令众将赶快想个办法对付李存孝，众人绞尽脑汁，也无法可想，气得李克用大骂饭桶。这时一名谋士走上前来说道：“大王请息怒，不才倒有一计，不知是否管用？”李克用不耐烦地说道：“有什么好主意赶快说出来，我就见不得你们这些文人咬文嚼字，故弄虚文。”谋士脸一红，讪讪地说道：“大王的军士大部分都是从代北带出来的，对大王一向是忠心耿耿，许多人与存孝的部下都有亲戚故旧瓜葛，我们不妨派个密探进去与他们联络，告诉他们若能阻止存孝不再破坏我们的工程，将来不但可以免罪不死，还可以连升三级。”
李克用觉得这个主意很好，就向众将询问可有可靠的人儿在邢州城内。李存进禀报说：“我手下有个姓袁的军校，他的弟弟叫袁奉韬，在存孝军中担任军校，不如派他去联络他的弟弟，父王以为如何。”李克用问：“不知这姓袁的军校为人怎样，机智不机智，别误了我的大事。”存进道：“袁军校为人机智，他的弟弟据说也很精明，应该不会误事的。”李克说道：“既然如此，你就把他唤来，让这位师爷教教他如何去做吧！”
姓袁的军校的确很聪明，听了李存进和谋士的吩咐，立刻就知道自己该怎样做。他对李存进说：“将军请放心，我一定不负使命。”第二天他就扮作李存孝的士兵，乘李存孝出城骚扰晋军，混入士兵中进了邢州城。他找到兄弟的住处，把自己此行的目的悄悄告诉了他。袁奉韬对李存孝割据自立的做法很不满意，因为他的一些亲友都在代北或晋阳城中，并不想与李克用为敌，但人微言轻说不上话。他说：“我不是不想帮你，只是我地位太低，说话不管用，说了也白说。”他哥哥对他说：“你只要按照我的意思去说，我包管存孝将军会听你的。”说完向他耳语了一番。袁奉韬一听喜上眉梢，马上说道：“我明天就去见将军。”
第二天一早，李存孝点将升帐，又要带兵出城。袁奉韬走出班列说道：“将军每日出城作战，虽然总是大胜而归，但是却不能令大王撤军，如此劳民伤财恐怕不是长久之计。”李存孝说道：“这种情况我岂不知？只是一时没有良策，不得已而为之罢了。”袁奉韬说：“我倒有一计，不知当讲不当讲？”李存孝催促道：“快讲！快讲！”袁奉韬说：“我人微言轻，从来不敢在众位将爷面前多言，如今为了将军才敢斗胆开口，若说得不对还请将军恕罪。”李存孝说：“你尽管说，我决不会治你的罪。”袁奉韬这才说道：“我听说大王早就想返回太原，只是因为沟垒还没有修成，故而拖延至今。晋军将士多达数万，除大王以外，将军恐怕谁也不放在眼里，假如大王不在此地，即使面前有黄河天险，也难不倒将军，何况这咫尺的沟洫？不如让他们修造好了，只要大王一走，什么事都好办了。”李存孝怕就怕李克用，听说沟垒一旦建成，父王就可以东归，不由得乐昏了头，不再纵兵出城捣乱，任由晋军大修沟垒，有的将领觉得不妥，提出反对意见，他也不肯采纳。
转眼过了十天，城外的沟垒修好，高数丈，深数米，几乎连鸟儿都飞不过去，李存孝这才感到后悔。不过他心中还有一线希望，幻想着李克用会返回太原，但他最后的希望也破灭了。一天，李克用派人送来一封信，告诉他自己就在城外等他出降，并说他一天不出降，自己就一天不走。李存孝发觉自己上了当，急命人叫袁奉韬来，兵将回来报告说袁奉韬几天前就不见了。李存孝听了气得血脉喷张，双眼一闭，往后就倒，众人急忙将他抢救回城。
转眼到了乾宁元年（894年）三月，邢州被围已达五个月，粮食彻底断绝。城中的粮草本来只够用两个月，为了支持较长时间，打城池被围那天起，李存孝就下令减半供应，勉强度过了四个月，这最后一个月就靠杀牲口、战马来维持。好在李克用还想收回自己的子弟兵，为避免过分伤亡，并不认真攻城，邢州才得保存至今。然而李克用每天派人在城下喊话，动之以情，晓之以理，并以好酒好肉相诱，城里的士兵也逃亡不少，所有这一切叫李存孝十分焦急。从去年十月在城墙上昏倒以后，他的心情一直不好，很后悔背叛了李克用，有心想投降认罪，却怕李克用不肯原谅，同时还担心李存信暗中使坏，故而一再犹豫不决，彷徨无措。听众将回禀粮草紧张，士兵不断逃亡，他的心情更是烦躁，动不动就大发雷霆，胡乱骂人。
这天早上，李存孝刚喝完一碗清得几乎可以照见人影的稀饭，又啃了一块黑面饼子，巡城的将领进来禀报说李克用带着一大群亲兵亲将来到东门外，叫他出来对话，李存孝那黄瘦的脸立刻变得灰白。这几个月来，李克用有好几次来到城下要与他对话，李存孝都不敢出去，只叫手下的将领去应付。有时他正在城上，看到李克用远远地过来，他立刻就溜下城去。李克用虽然只比他大十来岁，但毕竟是他的义父，而且面目威严，神态冷峻，往往是不怒自威，令人不由自主地生畏。平心而论，在众义子中，李存孝是最受喜爱的，有什么好马、好弓、好剑都是先赏给他。李存孝自小缺少家教，性子比较粗直，在李克用面前常常失了礼节，李克用从来也不处罚他。他实在是不敢也没脸见李克用。
巡城的将领见他又在发呆，知道他是不想见李克用，于是就对他说：“大王说了，要你马上到城墙上去，否则他就命人攻城。”李存孝又吃了一惊，心想：将士们都饿得前心贴后心，哪还有精神打仗？城外一进攻，士兵们不双手投降才怪！看样子父王是动了真格的。
他正在胡思乱想，忽听东门方向传来两声“轰！轰！”的巨响，不一会儿，一名军校跌跌撞撞地跑了进来，慌慌张张禀告道：“报、报、报告将军，大、大王在、在城外发炮了，他说、他说你再不见他，他、他就进攻了！”李存孝腿一软，一屁股坐在了椅子上。一名将领上前劝说道：“将军，看样子今天不出去是不行的了。你是大王的义子，立了很多战功，又救过大王的命，只要你承认错误，好言相求，我想大王一定舍不得杀你，至多是将你打一顿、骂一顿罢了。你躲在这里不出去，大王照样会攻进来，与其那时相见，不如现在就出去。”李存孝无法可想，只好硬着头皮来到城墙上。
自从邢州被围以后，城里每天都有兵士缒城出降，李克用得以经常获悉城中的情况。近些天来，他知道城中已完全绝了粮，连主帅李存孝也不得不喝稀汤、吃黑面饼子，城中的军民已人心慌乱，完全丧失了斗志。他认为时机已经成熟，才给李存孝下了最后通牒。他见李存孝一脸的菜色，蓬头垢面，本来就比较瘦削的身体显得更加单薄，与往日威风凛凛的模样简直是判若两人，不由自主地在他鄙视愤恨的情绪中涌上了一丝怜悯之意。他手指李存孝厉声问道：“李存孝，你本是一个放羊娃，是我将你收为义子，百般扶持培养，才有了今天的荣华富贵。可你不但不知图报，反而与王勾结一起来对付我，事到如今你还有什么话说？”
李存孝的黄脸涨得通红，结结巴巴地说不出话来，惭愧、悔恨、惊惧、无奈，数种情绪一齐涌上心头，“哇”地一声哭出声来，他边哭边说：“我蒙父王重恩，位至将帅，如果不是小人从中离间陷害，我怎么能抛弃父子之情，转而投奔仇敌呢？儿做出这种不孝不义之事都是被李存信逼的！只要父王能杀了李存信，孩儿甘愿就擒。”
李克用虽是刚毅果决的男儿，但看到一个堂堂七尺男子在众人面前痛哭流涕，而且曾经是位叱咤风云的好汉，心里也感恻然。然而李存孝犯的是叛逆之罪，如果一时心软就轻易放过他，将来怎么管理众将呢？何况他还以杀死存信为条件，怎么能答应？想到这，他又对李存孝喝道：“你犯下大逆不道之罪，我可以饶你，但军法不可以饶你。你是自己下来就缚还是待本王攻上去擒你？”
李存孝呆立在城头，半天没有回答，脑子却在急速打转：束手就擒，他可不愿，条件还没讲妥，他怕李克用会杀了他；与李克用对阵，他也不愿，因为他知道手下的兵将已饿得毫无斗志。忽然他眼睛一亮，发现李克用身后立着一员女将，他立刻喊道：“母亲，请救孩儿一命，孩儿实实在在不敢背叛父母，请母亲替孩儿向父王求个情。”
这位女将是李克用的正室夫人刘氏，长得五官端正、眉眼俊秀，自幼习武，双手使一对雁翎刀。她常随李克用出征，戎旅中锻炼得颇有阅历。作为女流，她不可能亲自上马与敌人搏斗，于是就招收了一批女亲兵，教她们习武，排练阵仗，一了尚武的心愿。她性子爽朗豁达，与李克用的侧室曹氏相处极为融洽，在众义子中也颇有威望。对李存孝她是十分喜爱的，觉得他练就一身绝世武功实在不易，虽然做事糊涂，并非不可救药，如果教育得当还是可以为丈夫所用的。想到这，她对李克用说：“大王，我看存孝并非无药可救，不如我进城去劝劝他，或许他就能悬崖勒马、幡然悔悟了。”
李克用也不想认真攻城，虽然此时对他来说是易如反掌，但损失兵将是不可避免，城里城外大都是他从代北带出来的子弟兵，他可不愿让他们自相残杀。更何况李存孝又是个吃软不吃硬的东西，把他逼急了耍起蛮横，倒也无人能敌，刘氏请求正合他的心意。不过他担心李存孝不但不肯投降，反而挟持刘氏逼自己退兵，因此沉吟未语。刘氏看出他的疑虑，说道：“大王请放心，我待存孝一向很好，他也很敬重我，绝不会胁迫我做为人质。即便他不念旧情，我的性格你也知道，我是绝不会为他胁迫的。”李克用犹豫道：“这太危险了，我怎能让你去冒险。”刘氏坚决地说：“大丈夫做事要以事业为重，怎能把儿女私情挂在心上？我身为大王妻室就应为大王分忧解愁，请大王不要再劝了！”
李克用很了解妻子的性格，知道再劝也是无用，于是他扬头对李存孝大声说道：“念你平日功劳很多，我再给你一次机会，现在派你的母亲进城与你叙话，你要是诚心悔过，就与你母一同回来，假如对你母有什么不敬，我一定要将你碎尸万段！”说完他又对刘氏说：“我现在就回营去了，希望你一切小心，马到成功。”刘氏微笑道：“大王请放心，为妾一定不辱使命。”说完带领一队女亲兵往城门走去，李克用自将军队回营。
李存孝看大军已经撤走，急忙下了城墙亲自迎刘夫人入城。他将夫人接入府衙大堂之上坐好，纳头便拜，痛哭流涕地为自己陈情，把自己如何受李存信谄害，如何为求自保而私通王，自己又是如何渴望寻找机会重回父王身边等等，详详细细说了一遍，请求夫人在父王面前为自己美言，饶了自己一命。刘氏先将他狠狠责备了一顿，然后正色告诉他说：“你若是诚心悔过，就应出城投降，如果只想蒙混过关，即使能骗了我，也骗不过大王。邢州已粮草断绝，支持不了几天，只要大王一声令下，破城指日可待，与其那时被擒，不如现在就投降。何去何从你自己考虑吧！”
李存孝沉吟不语。他的一个心腹将校走上前来，附在他耳边低语了几句，李存孝看看刘夫人，犹豫一下摇摇头。刘氏看透了他们的心思，当即说道：“存孝，你不要打什么鬼主意，我的为人你清楚，如果你想以我做人质要挟大王，我就自刎在你面前，看你如何向大王交待！”李存孝脸一红，讪讪地说道：“我敬重母亲如待天人，怎敢有这种卑鄙念头。”刘氏冷冷一笑：“没有就好。我只怕你受人唆使再做糊涂的事情，连我也无法在大王面前替你求情了。”李存孝听出刘氏有意相救，急忙跪到地上，连连向刘夫人叩头。刘氏道：“我现在准备走了，你是跟我回去呢，还是继续躲在城里？”李存孝道：“只要母亲肯向大王求情，我就跟您回去。”刘氏道：“我替你求情倒是不难，就怕你不是真心实意，万一将来你再背叛了大王，连我也要受到牵连。”李存孝一再赌咒发誓，保证真心实意。刘氏道：“好吧！念你还有几分孝心，我一定会向你父求情的。”李存孝高兴地说：“既然母亲同意相助，孩儿这就同母亲回去向父王请罪。”刘夫人说：“存孝你不要打任何主意。”
母子二人回到李克用的大营，刘氏叫存孝在外等候，自己先进去见李克用，把事情经过向他做了汇报，然后说道：“我看存孝只是一时糊涂，如今正是用人之际，不如将他狠狠责罚一顿，让他戴罪立功，以观后效吧。”李克用没有立即回答。刘氏又说：“我已经答应存孝要为他求情，请大王一定考虑我的话。”李克用说：“夫人的话我自会考虑。不过存孝太也胆大妄为，如不好好教训，我怕他故伎重犯。”刘氏说：“大王虑的也是，该怎么处罚你自己斟酌着办，只要留他一条活命就是了。”李克用道：“我知道了。夫人，请您回后堂休息去吧。我要好好考虑考虑。”
等刘氏走后，李克用一个人在大帐中走来走去，想着如何处置李存孝。杀掉吧，太不舍得，不杀吧，只怕众将不服，又担心一旦放过他，他又会恃宠骄傲不服管辖。他想了好久也想不出一个好办法，只好传令将李存孝关押起来，待回到太原再决定如何处理。这时却听外边有人喊：“我要见父王，我要见父王！”然后就见李存孝闯了进来，两名军校在后拉他，被他一甩胳膊摔出老远。李克用怒道：“存孝，你想干什么？”李存孝“扑嗵”一声跪下哭道：“父王，我宁愿你打我骂我，怎么处罚我都行，就是不要不理我。我是个直肠子，你把我撇在一边不理不问，憋也要把我憋死了。”李克用猛地跺了下脚，怒道：“我不想见你就不要见你，你自己好好反省去吧！”说完一转身回了内堂。李存孝无奈，只好随军校出帐去了。
十天以后，李克用回到了太原，稍事休息，就传令提审李存孝。李存孝忐忑不安地走进大厅，看到两旁肃立的众将各各面孔严肃毫无表情，李克用端坐在椅上，一张国字脸绷得紧紧的，心中不自禁地七上八下。这时李克用冷峻的目光如一把利剑向他射来，吓得李存孝的心“扑嗵”、“扑嗵”地乱跳，双膝一软，跪倒在地。李克用用一种威严的口吻问道：“李存孝，你可知罪？”李存孝慌忙回答：“孩儿知罪，孩儿知罪。孩儿不该听信匪言，误结仇敌。望父王念在孩儿尚有一丝用处上，留孩儿一命。从今往后，不管受多大冤屈，孩儿决不敢有半点怨言，一定为父王尽尽孝，万死不辞！”说完叩头不已。
李克用冷冷地说道：“念我们父子之情我应该饶了你，但考虑到军法我就无法饶你。如果我饶了你，众将心里定然不服，我将来如何要求他们对我忠心耿耿呢？”说完他向众将问道：“你们说叛主投敌该当何罪？”李存信大声回答：“禀父王，五马分尸。”李存孝大怒，戟指骂道：“都是你这贼子挑拨我与父王的关系，害得我有家无处回，如今你又想置我于死地，我什么地方得罪了你，你要这样害我！”李存信狡狯地说道：“我只是回答父王的问话，什么时候想害过你？你是否对父王的处罚不满，就想拿我来出气呢？”李存孝一怔，一时说不出话来。
李克用也生气了，“啪”地一拍桌子，喝道：“放肆！本王还没有说要杀你，你就大喊大叫，你可是以为我不舍得杀你吗？来人，把这个叛徒推出去五马分尸！”李存孝大惊失色，急忙叩头如捣蒜，一面叩头一面说：“父王息怒，父王息怒，孩儿从来不敢对您有所不敬，都是被李存信谄害中伤，无从自明，一时糊涂才做下蠢事的，请父王明察。”李克用斥道：“一派胡言，你私递信函给王，罗列了我许多罪状也是存信教你的吗？”李存孝无言以对，只是不停地磕头。李克用不再理他，传令推他出去行刑。
李存孝见事已至此，就不再流泪，也不再求饶，他对李克用说道：“我蒙父王错爱，本想以死报答父王恩情，不想一时糊涂铸成大错，如今后悔也来不及了。孩儿今生不能追随您的左右，来生一定变牛变马来报答您的大恩大德。”说完叩了一个头，随着刽子手大步走出。李克用听了他的话，心里很是不好受，看着他大步走出的背影，更是又恨又怜，他望望大家，很希望有个人出来为李存孝说情，他好顺势下台。不料众将忌妒存孝功高，十个之中倒有九个希望李存孝死，剩下那一个因摸不清李克用的心思也不敢开口，而见事明敏的周德威偏偏没在太原，所以竟没有一个人替李存孝求情。他只好眼巴巴地看着李存孝被押了出去，心中十分懊恼。
过了一会儿，监刑官走进来禀告说行刑完毕，李克用黑着脸，说声知道了，一抬屁股站起身来，理也不理众将，径自回到了后堂。刘夫人已经知道发生的事情，一见他就埋怨道：“我不是说过要留他一命了么，你怎么就将他处死了！”李克用恨恨地说：“都怪那些混蛋！我本打算只吓唬吓唬存孝，并没有认真要杀他，可那些混蛋一个也不肯开口替存孝求情，我……唉！”他重重地叹了一口气。刘氏见丈夫难过，不好再埋怨，反过来劝道：“事已至此，后悔也晚了，念在存孝跟我们这么多年的份上，将他好好安葬吧。”李克用点点头，吩咐刘夫人传令下去。
李克用弄假成真杀了李存孝，心中十分后悔，想起众将个个嫉贤妒能，见死不救，更是十分地恼怒。以后的十天里，他时常想起李存孝身披重铠，横枪持挝，在战场上驰骋纵横、所向披靡的英姿，真是越想越后悔，越想越生气，干脆躲在后堂谁也不见，一连十天没有视事。过了好长时间，他还在心里恼恨众将。
李存孝18岁从军，到31岁被杀，经历过大小战斗数百次，从未打过一次败仗，人们称赞他的英勇时往往拿三国时的张辽与甘宁相比，后世的戏曲小说更把他说成是古今少有、勇武绝伦的传奇人物。