南城的史思明仍不知北城军败，还在指挥叛兵猛攻。李光弼驱赶八千多俘虏临河"展览",当众杀掉数十人恐吓敌军。剩下的俘虏大惧，纷纷跳入河中往南岸游，唐军刀砍箭she，几乎一个不剩全部报销。见此，史思明又率军败走。
每次大战前，李光弼都插一锋利短刀于靴中，有必死之心，对属下讲："我位居三公，绝不会活着被贼军俘虏，誓死报效朝廷！"至此，见敌军退败，李光弼西向天子所居方向拜舞，"三军感动",欢声震地。
唐肃宗上元元年（公元760年），唐廷又加封李光弼太尉、中书令。李光弼率军进围怀州。史思明率兵来救，再三为唐军所败。史思明扬言要渡huáng河断绝唐军粮道。李光弼驻军野水度一带平地，四周竖立木栅为营垒。白天时，李光弼率兵巡营。当晚，他卒随从驰还大本营。临行前，他留牙将雍希颢留守，嘱咐说："贼将高晖、李日越都有万夫不当之勇，今夜史思明一定会派他们来此劫营。你留守此地，切勿与他们jiāo兵。敌人如果投降，就和他们一起来见我。"听此一席话，李光弼属下都摸不着头脑，以为主师操劳过度，语无伦次。
史思明听谍报说李光弼在野水度，忙派人把李日越叫至面前，下死命令说："李光弼驻守平地，你以五百重甲骑兵今夜进袭把他擒来。否则，别来见我！"李日越得到命令后，乘夜急驰，进攻唐军营垒之前，他高声喝问："李太尉在吗？"唐军守兵回答："已经走了。"又问："你们有多少兵在营中？"回答："一千人左右。"又问："谁为主将？"答："雍希颢。"李日越顿时来个透心凉，良久，他对属下说："今夜下死命令派我来擒获李光弼，现在冲进去，最多抓住个雍希颢，回营也会被处死！"于是李日越一箭未发，下马请降。雍希颢喜出望外，忙带领这位勇闻三军的敌将回营，受到李光弼热情接待，朝廷马上授以金吾大将军之职。史思明账下大将高晖得知此讯，也带人归降唐军。
众将佩服之余，也很不解，就问李光弼，"您降附这两个敌军大将怎这么容易？"李光弼说："史思明屡次攻城失败，就想与我军平地野战。他听说我当天扎营在外，觉得我正中其计，连夜派李日越来袭擒我，肯定下死命令给李日越。雍希颢无名之将，李日越抓他回去肯定不免一死。人情惧死，李日越不得不降；高晖勇斗名声一直在李日越之上，听说李日越获授大将军之号，他怎能不动心来降呢！"众人大悟。
唐朝诸军毕集怀州城下后，决开丹水倒灌入城。贼军顽抗，久攻不下。李光弼又使"地道战",派人挖dòng偷偷入城，得到敌军口令，潜上城楼，然后站在城墙上大呼，大开城门。唐军一涌而入，立克怀州，擒俘安太清等三位贼军大将。
对唐肃宗有拥立之功的大太监、观军容使鱼朝恩轻信史思明散布的假消息，认为贼军思乡厌战，想要李光弼等人立刻收复东都洛阳。李光弼账下大将仆固怀恩也暗中嫉恨主师之功，对鱼朝恩大加附合，数次上表说贼军可一举攻灭。李光弼对形势十分清醒，上奏说："贼锋尚锐，请候时而动，不可轻进。"朝廷不听，派中使督战，催促进军。李光弼不得已，苍猝设阵于北邙山下。贼军一直窝火不能平地决战，倾军而来，拼死进攻。唐军大败，军资器械丧失无数。贼军乘胜又攻占申州、兴州等十三州。李光弼上书请罪，唐肃宗此时也知道不是他的过错，优诏不罪。不久，又下制李光弼掌管河南、淮南东西、山南东、荆南丘道节度行营事，出镇泗州。临行前，皇帝亲自赋诗送别。
危急关头，李光弼抱病出征，入保徐州。接着，他派军击败围攻宋州唐军的贼将史朝义，收复许州，俘获贼军大将二十多人。不久，李光弼又击擒在浙东造反的袁晁，平定整个浙东。宝应元年（公元762年），唐廷进封李光弼为临淮郡王。慑于李光弼的神威，一直拥军自固的唐朝方面大将田神功、来王真、尚衡、殷仲卿等人相继入朝复命，乖乖听从朝廷调遣。大功如此，李光弼仍有岌岌可危之感。
大太监鱼朝恩和程远振都对李光弼嫉恨得要死，天天想方设法背后进行中伤。（说起鱼朝恩，就要说一下他统领的禁军。本来，唐朝禁军之始是那些随李渊、李世民起兵的士卒。大唐建立后，为了照顾这些"从龙有功"的最早一批军人，李唐把渭北的土地分给他们，以为禁卫亲兵，当时叫元从禁军。玄宗时，为了击败吐蕃入侵，在临洮又以禁军为骨gān设置神策军。"安史之乱"爆发，神策军一千多人奔援长安，半路就已听说京城失陷。
神策军屯驻陕州，太监鱼朝恩就以监军身份掌握了这只军队。太监手中有了军队，就完全拥有了废立皇帝的威权。特别是到了后来的唐德宗时期，由于皇帝猜忌大臣，宠信宦官，神策军竟有15万人之众，以至于日后有七个唐朝皇帝均为宦官所立。）唐代宗广德元年（公元763年），吐蕃入寇，兵锋直指都城，唐代宗逃往陕郡。皇帝下诏，命李光弼赴行在来援。由于害怕鱼朝恩等人趁机杀害，李光弼一直迁延行期，不敢面君。
昔日闻命赴难的大将军，现在整日为一两个没有男根的大太监吓得六神无主。而且，由于他威权渐失，不听朝命，属下将领田神功等人也慢慢不听调遣。愧耻成疾，李光弼一病不起。身边将吏向弥留中的大将军问以身后事，李光弼感叹道："我一直为朝廷效命军前，家有老母不能奉养，未尽孝子之职，还有什么可说呢！"只是下令把自己获赐的金帛分给账下诸将。很快，李光弼病死营中，年五十七岁。唐廷予以国葬之礼，谥武穆。
后世史家对李光弼评价甚高，认为他完全可以与孙膑、吴起、白起、韩信这样的古代良将相比肩，且品德方面，更胜一筹。殊不料，李大将军晚年为太监所谋，困于口舌，不能自明，千方百计想保全性命，最终令自己处于更加危险的境地。惊惧成疾，竟以忧死，正是"工于料人而拙于谋已",令后人叹惋。古人谥法也非常有讲究。李光弼被谥为武穆，武者，刚qiáng直理、克定祸乱；穆者通缪，布德执义、中情见貌。然而，穆还有另一种谥法：武功未成曰穆。宋代岳飞，后来也被追谥为武穆。
诗圣杜甫有首《八哀诗·故司徒李公光弼》，文学性地概括了他的一生事迹：司徒天宝末，北收晋阳甲。胡骑攻吾城，愁寂意不惬。
人安若泰山，蓟北断右胁。朔方气乃苏，黎首见帝业。
二宫泣西郊，九庙起颓压。未散河阳卒，思明伪臣妾。
复自碣石来，火焚乾坤猎。高视笑禄山，公又大献捷。
异王册崇勋，小敌信所怯。拥兵镇河汴，千里初妥帖。
青蝇纷营营，风雨秋一叶。内省未入朝，死泪终映睫。
大屋去高栋，长城扫遗堞。平生白羽扇，零落蛟龙匣。"雅望与英姿，恻怆槐里接。三军晦光彩，烈士痛稠叠。
直笔在史臣，将来洗箱箧。吾思哭孤冢，南纪阻归楫。
扶颠永萧条，未济失利涉。疲苶竟何人，洒涕巴东峡。