樣，吳元濟喪失了洄曲守軍回援的希望。

十七日，唐軍再次攻打牙城，蔡州的百姓爭先恐後地將家裡的柴草放到牙城南門下，幫助唐軍焚燒城門。兩軍一直激戰到黃昏時分，牙城南門被燒壞，吳元濟被迫投降。

隨後，李愬派囚車把吳元濟押送去京城，並且報告了郾城的裴度。

不久，申、光二州以及朗山，吳房等鎮的叛軍共2萬多人相續投降了朝廷。這樣，曠日持久的淮西叛亂終於在李愬雪夜奔襲後結束了。

抓獲吳元濟後，李愬沒有殺死一個投降的人。吳元濟的官吏，部下以及廚師、馬伕等等都和以前一樣，原來是幹什麼現在還是幹什麼。然後將部隊駐紮在平坦的大廣場上等待裴度。

接到淮西行營奏獲吳元濟的訊息後，光祿少卿楊元卿對憲宗說：“淮西有很多珍寶，臣能辨別，我去了一定能得到。”憲宗說：“朕征討淮西，是為民除害，珍寶不是我想要的。”

董重質撇下洄曲軍走後，李光顏率軍收降了洄曲軍。

裴度帶兵進蔡州城後，李愬率軍回到了文城。將領們把這段時間的疑問都提了出來：“李公最開始見郎山失利為什麼不擔憂？在吳房打了勝仗後為什麼不攻取它？冒著大風雪進軍，孤軍深入不害怕，最後竟然成功了，大家都想問原因在哪裡？”　李愬說：“朗山初戰不利，以強示弱，是為了讓叛軍輕視我們，而不防備我們；不攻取吳房，是為了分散他們的兵力，不讓他們都回到蔡州城固守；風雪天氣進軍是因為敵人示警的烽火傳不遠；孤軍深入，是將部隊置之死地而後生，讓他們明白只有戰勝敵人自己才能活下來。這個道理就是：看得遠的人不會只注意眼前的利益，考慮大局的人不會計較細微的得失，不驕傲於小勝，不洩氣於小敗，這樣才能建功立業。眾將士聽了都很信服。

李愬奇襲的成功並非出於偶然。就主觀而言，李愬治軍有方，奉己儉約，待將士仁厚，能得人心；又善於用人，敢於重用降將來熟知敵人的軍情；他能謀善斷，善於麻痺敵方，瓦解其民心和士氣，又敢於抓住蔡州空虛的時機，實施偷襲。從客觀來說，唐憲宗和裴度堅定支援，特別是北線唐軍牽制了淮西的主力。這些都為奇襲的勝利創造了有利的條件。

王建有《贈李愬僕射》一詩，以二十八字概括了平定蔡州的戰役，寫得有聲有色，生動地記錄了這次奇襲：

和雪翻營一夜行，神旗凍定馬無聲。遙看火號連營赤，知是先鋒已上城。

十一月，李愬因奇功封為山南東道節度使，賜爵涼國公。朱邪執宜因助李光顏的北路唐軍破敵有功，加封檢校刑部尚書。

十二月，憲宗賜裴度爵晉國公，任命馬總為淮西節度使。貶淮西降將董重質為春州司戶。重質曾經是吳元濟的謀主，經常大敗官軍。憲宗想殺了他，但是李愬上奏說：“以前答應了不殺董重質，現在殺他就失信於天下。”

元和十三年（公元818年）正月，平盧節度使李師道因為淮西被平定了，吳元濟被處死，感到很恐懼，遣使上表請求歸降朝廷，請求以長子為質，並獻沂、密、海三州給朝廷。憲宗批覆同意。

橫海節度使程權也是世襲，和河朔三鎮一樣，程權害怕遣使上表，請求遷全族入朝為官，憲宗同意。橫海的將士樂意自己管轄地方不聽命於朝廷，不放程權去，掌書記林蘊告誡眾將禍福利害，程權才得以出去。

當時裴度還在淮西，平民柏耆對韓愈說：“吳元濟被擒，王承宗已經嚇破了膽，我願意拿丞相的勸降書去遊說他們，不用出兵就可以降服他們。”　韓愈告訴裴度，裴度修書派柏耆去成德。王承宗很害怕，哀求魏博節度使田弘正，替他送二個兒子為質，並獻德、棣二州，上繳租稅，請朝廷任命官史。田弘正為他奏請，憲宗開始不答應；後來弘正繼續上了幾次表，憲宗不想不給田弘正面子，才答應。

四月，魏博節度使田弘正遣將成德節度使王承宗的兒子王知感、王知信已經德、棣二州的地圖圖官印送到京師。幽州大將譚忠對幽州（盧龍）節度使劉總說：“自憲宗即位以來，劍南西川節度使劉闢、夏綏節度使楊惠琳，鎮海浙西節度使李錡、魏博節度使田季安、昭義節度使盧從史、淮西彰義節度使吳元濟，憑險據兵，自以為根深蒂固，天下兵馬對他無可奈何。然而眨眼之間，身死家滅，不是他們不自知，這不是人力能做到的，是天要滅。況且現在天子神聖威武，苦身焦思，縮衣節食，以養戰士，天子沒有片刻不想著統一天下！現在朝廷的軍隊向而來，成德已經把十二座城都獻出來了，我為劉公的前途擔憂呀。”