河东节度使李克用、感化军节度使时溥、忠武军节度使周岌、宣武军节度使朱温在陈州会合，大军的物资供应也很紧张，粮食也不多。
黄巢为了对付官军，分别派军占据战略要地，尚让带领一支军队驻扎在陈州北边的太康县，黄思邺带领一支军队驻扎在陈州西边的西华县。
黄巢军队围攻陈州将近三百天，经历了大小百余战，但仍不能攻克陈州。此时的农民军外无援军，已经历了这么久的围攻，耗尽了锐气，而官军却有援军前来相助。
但李克用非等闲之辈，他决定集中优势兵力各个击破的战术。四月初三，各路官军进攻太康的营寨，尚让在大军压境下抵挡不住，被迫撤走，官军攻克太康的农民军营地。
接着，官军又合力攻击西华县的农民军营寨，守将黄思邺奋力迎战，但也毫无破敌之术，最后引兵退走。
五月的陈州连日大雨，黄巢的军营被水淹，附近的太康、西华营寨又被攻破，黄巢面对困局，只得决定放弃攻打陈州，率军退至陈州北的故阳垒。
农民军撤走后，陈州之围得以解除，刺史赵犨很特别感激朱温，甘心归附于他。
黄巢率军由陈州往东北方向的汴州奔去，朱温得知黄巢的军队奔往汴州时，他担心老巢汴州丢失，慌忙引兵赶回汴州（开封）。
农民军将领尚让带领五千精骑兵，到达汴州东南的繁台。汴州宣武军的将官朱珍、庞师古迎战，此二人都是猛将，承担守护汴州的重任，二人各带一支军两路夹攻尚让，尚让不敌被击败。
朱温见农民起义军来势不弱，担心自己的力量不足，又向李克用请求援助。五月初六这天，李克用率沙陀骑兵与忠武军的都监使田从异一起，从许州出发前来。
两天后，李克用在中牟北面的王满渡追赶上黄巢起义军，当时，黄巢的军队正在王满渡口渡汴河，李克用半渡而击，趁势发起进攻。
农民军正在渡河时被攻击，这是打仗最忌讳的事情，此时的农民军很难组织有效的防守，被箭射死的、被杀死的和被淹死的，达一万余人。
黄巢的大队人马溃散，各位将领都带领人马四散奔逃，李克用、时溥、朱温各自带领官军拼命追赶。
眼看前无出路，后无退路，也不知道黄巢奔到哪里去了，农民军将领失去了斗志。尚让率军向时溥投降，李谠、霍存、葛从周、张归霸、张归厚带领所部向朱温投降。
而黄巢渡过汴河后，继续向北奔走，李克用率军紧追不舍。初九这天，李克用在封丘县追上黄巢，又把黄巢的残军砍杀一番。
黄巢不知道哪里是自己该停留的地方，继续奔往山东的兖州方向，跟随的人马只剩下一千多人。
李克用率军紧追不舍，追到冤句县（曹县西北境）时，因跑的太快，跟上他的骑兵仅几百人，一天一夜行程二百余里。由于人困马乏，李克用决定回到汴州休息。
朱温得知李克用来了，自然要高规格接待，他在汴州的上源驿，为其摆酒接风。
但是，李克用酒喝多了之后，完全不顾及朱温等汴州守将的感受，开始大肆炫耀自己的功劳，当汴州的将官表示疑问时，他大发脾气，这惹怒了朱温。
朱温也是有野心的，他也知道李克用将是自己今后最大的竞争对手。此时的朱温也是火往上撞，但他仍然不动声色，继续催李克用喝酒，把他们都灌醉。
晚上，朱温命令军士用木柴堆积在李克用的住处四周，然后火烧李克用的住地。火光冲天之下，李克用的部下发现正身处危险之地，赶快叫醒李克用等人逃走。
也该他们的命大，当天竟然下起了大雨，李克用等人趁着大雨翻墙逃走。朱温的人追杀过来，李克用的部将和侍卫拼死抵抗，护送李克用离开，几乎全部被朱温杀死，代北监军陈景思也被杀。
李克用在养子李嗣源等人的护卫下，终于逃出汴州，五月十六日，回到在许州的营地。李克用想带军队前往汴州报仇，他的夫人阻止了他。夫人说：“你此去寻仇能有多大把握，而且还失去了道义，不如就此回去，并向朝廷报告，由朝廷来惩罚朱温。”
李克用觉得有理，就打消了立即复仇的念头，但在心里从此与朱温成为死敌。
李克用到达许州原来的营寨后，军队的粮食已不多，他向忠武军节度使周岌请求粮食援助，但周岌以粮食缺乏为由拒绝了，估计周岌对李克用在此也很忌惮，希望他尽快离开。李克用就率军从陕州渡过黄河回到晋阳，不再讨伐黄巢。
李克用虽然走了，但官军没有放弃追击黄巢。五月二十日（884年），徐州感化军节度使时溥派遣手下将领李师悦带领一万人继续追击黄巢，刚投降他的尚让也一同前往追击。
六月十五日，当他们追至济宁县的瑕丘时，追上了黄巢的军队，双方发生激战，农民军早已是强弩之末，这一战几乎全军覆没。
黄巢继续往前逃走，两天后，黄巢逃到莱芜市西南的狼虎谷襄王村。
黄巢一看，跟随自己的，就是自己的亲兄弟们和外甥林言，其他的军士已经不多了，他不禁老泪纵横。经过近十年的征战，他多次起死回生，但这次可能再也过去不去了，他也心灰意冷了。
黄巢最喜欢外甥林言，他说：“你们跟着我出生入死，才在长安享受两年的福分，今日官军追赶甚急，我没地方去了，你拿着我的首级去向官军自首吧，或许你还可以借此享受一番荣华富贵，也算我对得起我的姐姐啦。”
林言说：“舅舅休要灰心，我们愿意与你东山再起，继续与官军斗下去。”
黄巢没多说什么，夜里，他举剑自杀身亡。几个兄弟见此情形，自知难逃一死，与其被官军羞辱，不如自己了断，于是也都自杀身亡。。
黄巢的外甥林言准备把黄巢等人的首级献给节度使时溥邀功请赏，当走在路上时，遇到博野军。博野军见人头起意，都想邀功，于是又杀了林言，把林言及黄巢等人首级一并献与时溥。
时溥得到这些人头大喜，立即派人进献黄巢等人的首级到成都给唐僖宗，并附上奏表，对自己如何拼死杀敌又吹嘘一番。