鄴城潰敗后，郭子儀被召回長安閑置，肅宗任命李光弼為朔方節度使、天下兵馬副元帥，主持河北、河南戰事。
此時，史思明已率叛軍主力南下，接連攻陷滑州、汴州，兵鋒直指洛陽——這座曾是大唐東都的繁華之城，再次面臨淪陷危機。
李光弼抵達洛陽時，唐軍殘部僅萬余人，且多為鄴城潰敗后收攏的散兵，士氣低落。
部將建議“退守潼關，憑險拒敵”，李光弼卻搖頭否決：“洛陽若失，叛軍可直逼長安，屆時人心大亂，更難收拾。
不如退守河陽，以黃河為屏障，與叛軍對峙，待時機再圖反擊。”
河陽位于洛陽以北、黃河之畔，是連接河北與河南的交通要沖，城內儲存著唐軍從洛陽轉移的糧草與兵器。
李光弼抵達后，立刻著手加固城防：他下令將黃河沿岸的民船盡數收繳，避免被叛軍利用；在河陽南城修筑弩臺，配備數百架床弩，可射殺百步外的敵軍；又在北城挖掘深壕，壕外設置鹿角（尖木柵欄），形成多層防御體系。
同時，他親自巡視軍營，將自己的戰馬、盔甲賞賜給立功士兵，對著士兵們喊道：“叛軍雖眾，卻多為劫掠之徒。”
“我等為保家國，何懼死戰！”
士兵們見主將如此，士氣漸振。
乾元二年十月，史思明親率五萬叛軍抵達河陽城外，分兵三路。
一路攻南城，一路襲北城，另一路則試圖強渡黃河，截斷唐軍糧道。
叛軍先對南城發起猛攻，士兵們推著攻城車、架起云梯，在箭雨掩護下沖向城墻。
李光弼坐鎮南城指揮，下令床弩齊發——床弩箭矢粗如長矛，一箭可穿透數名叛軍，叛軍前鋒瞬間倒下一片。
見強攻無果，史思明又派部將周摯率軍繞至北城，試圖從側面突破。
北城守將李抱玉是李光弼麾下猛將，他見叛軍來勢洶洶，卻故意派人對周摯說：“我軍糧草已盡，明日便獻城投降。”
周摯信以為真，下令停止攻城，只派少量士兵監視。
當晚，李抱玉卻率敢死隊悄悄出城，在叛軍大營外堆滿柴草，趁夜點燃。
大火燃起時，唐軍敢死隊手持長刀沖入營中，叛軍毫無防備，亂作一團，被斬殺數千人，周摯僅帶著殘部逃走。
史思明見兩路攻城皆敗，又下令強渡黃河。
李光弼早已在黃河岸邊設下伏兵，叛軍船只剛駛至河中央，唐軍伏兵便點燃火船，順流而下。
火船撞向叛軍船只，瞬間火光沖天，叛軍士兵或被燒死，或墜入黃河淹死，渡河計劃徹底破產。
此后，唐軍與叛軍在河陽對峙數月。史思明多次派兵襲擾，皆被李光弼擊退。
李光弼則趁機收攏周邊唐軍殘部，兵力逐漸恢復至兩萬余人。