，但到了居庸關時，卻被打敗，劉仁恭只好逃往晉陽，投奔李克用。李克用優禮有加，厚賞其部下，並賜給劉仁恭田地豪宅以示寵信。

劉仁恭遂請求李克用，給他一萬將士，為晉陽前驅，奪取幽州，以報答收留厚待之恩。在奪取幽州後，李克用為籠絡起見，就將幽州交給了劉仁恭。只安置了十多個親信分管軍政事務，監控幽州，從此留下隱患。

劉仁恭借李克用之手如願以償地得到幽州，便開始忘恩負義，在一步步擴大勢力的同時日益遠離李克用。在李克用和朱溫爭奪魏博鎮（治所在魏州，今河北大名北）時，李克用向幽州徵兵，劉仁恭卻藉口防備契丹，不給一兵一卒。第二年，朱溫又連續攻下兗州（今山東兗州）、鄆州（今山東東平西北）地區，李克用再次向劉仁恭借兵，一日之內，使者三至。但劉仁恭不但不發兵相助，反而惡語相向。拘押了使者不說，還將所有在幽州地區的晉兵扣押，然後又用重金誘降晉軍將領叛歸於他。李克用氣得七竅生煙，親自領兵征討，但他根本沒將劉仁恭放在眼裡，過於輕敵，加上醉酒，反而被劉仁恭打敗，自己還差一點當了劉仁恭的俘虜。

從此，劉仁恭與朱溫結盟，使李克用腹背受敵，常處於被南北夾攻的不利地位。

劉仁恭之子劉守光，為了爭奪幽州節度使之職，父子反目為仇，在後梁軍再次侵擾時，趁機奪佔了幽州城，將父親囚禁起來。此後，便妄自尊大起來，一心想要當北方的盟主。李存勖巧施驕兵之計，和王熔、王處直一起尊劉守光為“尚父”，但劉守光並不滿足，最後竟登基稱帝。在劉守光派兵南下時，李存勖趁機派周德威端了他的老巢，攻破了號稱擁甲30萬的幽州，用白絹捆縛著劉仁恭、劉守光父子，高奏凱歌，回到晉陽，獻俘於家廟。在晉陽處斬了僭稱燕國皇帝的劉守光後，又將劉仁恭押至代州，在李克用墓前處斬。

李存勖殺劉守光的時候，劉守光嚎啕大哭，不停地求饒。他的兩個妻子李氏和祝氏，見丈夫如此沒有氣節，罵道：“事到如今，求生何為？妾請先死。”便引頸就戮，其烈如此。

李存勖至此完成了父親交給的第一支箭的任務。

滅掉幽州和滄州後，燕地全為晉所有，李存勖掃除了後顧之憂，自此全力南下與後梁爭衡。

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攻滅後梁

朱友貞能得帝位，全賴楊師厚相助，因此對楊師厚大加封賞，封鄴王，加中書令銜。楊師厚手握重兵，權傾朝野，日久漸生異心。誰知還未付諸行動，便身染重病，一命歸西了。這倒使朱友貞大快其心，還在宮中擺宴慶賀。

朱溫的女婿趙巖，趁機勸朱友貞，將魏博鎮一分為二，削弱魏博鎮的力量，以免尾大不掉。朱友貞便下詔將魏博鎮分成天雄和昭明兩個鎮，天雄鎮仍在魏州，昭明鎮則在相州（今河南安陽），然後將財物和將士均分給兩鎮。魏州將士世代據守本地，不願遠走他鄉，於是兵變發生，並向李存勖投降。李存勖見此良機，不禁大喜，連忙親自領兵趕赴魏州，斬首兵變頭目8人以威懾兵變將士。同時又將楊師厚的親兵收為自己的親兵，以示恩寵。然後又下令嚴懲擾民計程車卒，整頓軍紀。

安定魏博內亂之後，李存勖率兵與梁將劉尋展開了決戰。劉尋在梁將當中是最有智謀的，在魏縣（今河北魏縣東南）受挫後，認為晉軍的主力集中於魏州，其大本營晉陽必定空虛，便想用奇兵偷襲，再回頭取鎮州、定州，然後平定河北地區。劉尋為迷惑晉軍，讓人做了許多草人，然後在草人的手上綁上旗子捆在驢背上，驢往返活動在城牆上，就像人在城牆上活動一樣，自己則率領主力秘密地去奇襲晉陽。

李存勖知道劉尋用兵詭詐，號稱“一步百計”，見劉尋幾天都不出戰，便派人偵察實情。得知劉尋已經棄城而去時，料到他必定襲擊晉陽。李存勖立即派騎兵從後邊急追，同時分兵日夜兼程趕回晉陽做防守準備。

劉尋得知晉陽已有準備，只好轉兵突圍，想東進佔領臨清（今河北臨西），切斷晉軍的糧草供應線。但晉將周德威此時已經領兵來援，搶佔了臨清，對劉尋形成夾擊之勢。劉尋退居莘縣（今山東莘縣）堅壁不出，想伺機再動。梁末帝朱友貞不懂軍事，反而下詔催促劉尋速戰。劉尋上報情況，認為晉軍善於騎射，不宜速戰，請求增發軍糧，以便持久抵抗。朱友貞卻斥責劉尋要糧不是破敵，而是“療飢”，還派了宦官到前線督戰。

劉尋固守半年之後，李存勖為誘其出戰，放言要回晉陽，劉尋以為有機可乘，便領兵出戰，在晉軍優勢兵力夾擊之下，7萬梁兵