上元元年二月，李光弼見叛軍糧草漸盡，下令發起反擊。
他派部將仆固懷恩率軍夜襲叛軍糧營，燒毀叛軍糧草數萬石；又親率主力從南城出擊，與叛軍展開決戰。
叛軍因糧草短缺，士氣低落，抵擋不住唐軍猛攻，全線潰敗，史思明被迫率殘部退回鄴城。
河陽保衛戰的勝利，雖未能徹底扭轉戰局，卻為唐軍爭取了喘息之機，也暫時遏制了叛軍南下的勢頭。
此戰之后，李光弼威望大增，成為唐軍對抗叛軍的核心將領——但這場勝利的代價同樣沉重。
河陽周邊州縣因戰亂淪為廢墟，百姓流離失所，唐軍雖勝，卻仍無力收復河北失地。
河陽之戰后，唐軍與叛軍陷入短暫的對峙。
上元二年正月，肅宗李亨因急于平定叛亂，再次聽信宦官魚朝恩的讒言，強令李光弼出兵收復洛陽。
彼時，史思明已將叛軍主力集結于洛陽附近的邙山，兵力達六萬余人，且修筑了堅固的營壘。
李光弼認為，叛軍士氣雖不如前，但兵力仍占優勢，且營壘堅固，不宜倉促出戰，建議“先襲擾叛軍糧道，待其軍心渙散后再行決戰”。
可魚朝恩卻以“監軍”身份施壓，聲稱“陛下令你速戰速決，若再遷延，必治你罪”。
同時，魚朝恩還暗中拉攏仆固懷恩等將領，散布“李光弼怯戰”的謠言，動搖軍心。
李光弼無奈，只能下令出兵。
上元二年二月，唐軍與叛軍在邙山展開決戰。李光弼原本制定了“誘敵深入、伏兵夾擊”的戰術：派仆固懷恩率軍出戰，佯裝敗退，將叛軍引入唐軍埋伏圈；自己則率主力在側翼待命，待叛軍進入埋伏圈后，再發起猛攻。
可戰斗打響后，仆固懷恩卻違背軍令——他因不滿李光弼的節制，又受魚朝恩暗中唆使，竟率部直接沖向叛軍陣中，而非佯裝敗退。
叛軍見唐軍主動進攻，立刻展開反擊，仆固懷恩所部很快陷入重圍，士兵死傷慘重。
李光弼在側翼見局勢失控，急忙率主力出擊，試圖救援仆固懷恩，卻被叛軍主力纏住。
史思明見狀，立刻下令叛軍分兵兩路：一路繼續圍攻李光弼主力，另一路則繞至唐軍后方，突襲唐軍大營。
唐軍大營守軍較少，很快被叛軍攻破，營中糧草、兵器盡數被叛軍繳獲。
唐軍士兵見大營被破，軍心大亂，紛紛潰散。李光弼雖奮力抵抗，卻無法挽回敗局，只能率殘部突圍，逃往聞喜。
邙山之戰，唐軍損失近三萬人，大量兵器、糧草被叛軍繳獲，河陽等地也再次落入叛軍手中。
此戰的慘敗，與鄴城之戰如出一轍——皆因宦官干預軍事、將領不和導致。
戰后，魚朝恩再次將責任推給李光弼，向肅宗誣告“李光弼指揮不力”，肅宗雖未治李光弼罪，卻將其召回長安，改任李若幽為朔方節度使。</p>