十八日，周德威攻到幽州城下，刘守光向梁朝求救，朱温本打算亲率大军进攻镇州、定州，以救援刘守光。但由于柏乡之战的阴影，一路上士兵风声鹤唳。如惊弓之鸟。
终于没能成功。这时，刘守光那混账儿子刘继威又**了张万进的女人，张万进二话没说就把少主子给做了，然后遣使归降于晋。于是沧州归入河东手中。
三月初七，周德威进攻瓦桥关，关内将领及莫州刺史李严投降。这时，李存勖又派李存审率领吐谷浑、契苾的骑兵前来支援周德威。刘守光派大将单延珪率领精兵一万出战，单延珪说：“今天我非要活捉周杨五回去献捷不可。”
两军交手后。单延珪在阵前看见周德威，于是单枪匹马就追了过来，一枪刺向周德威背部，周德威大叫一声，侧身躲开了，然后顺势挥起马鞭一鞭子把单延珪打下马来，
把他生擒回去，燕军见主将被擒，纷纷退却，周德威率领骑兵从后追击。燕军大败，被杀三千余人。
913年正月十四日，周德威攻下了顺州，进攻安远军，蓟州守将成行言等人投降。
二月二十三日，晋军攻下檀州，刺史陈确投降。三月初一，周德威攻下卢台军，二十二日，晋军攻下古北口。居庸关使胡令圭投降。
刘守光命大将元行钦率领七千骑兵前往山北牧马，又命高行珪为武州刺史，作为外援。李嗣源分出一部分兵马进攻后山的八军，都攻下了。
李存勖于是任命弟弟李存矩为新州刺史。又以燕国的降将卢文进为副将。
李嗣源进攻武州，高行珪开门投降，元行钦听说后，率军前来攻打高行珪，高行珪向晋军求救，李嗣源率军前来救援。元行钦于是解除包围撤军而去，李嗣源一路追赶，双方交战八次，
李嗣源七次射中元行钦，但元行钦拔矢力战，也射中了李嗣源的大腿，最后元行钦力战不支请求投降，李嗣源深为赞赏，抚其背说：“壮士也！”从此收为养子。
元行钦跟随李嗣源南征北战，屡立战功，李存勖占领魏博镇后，听说元行钦骁勇善战，便任命他为散员都部署，并赐姓名为李绍荣。
周德威逼近幽州南门，四月二十日，刘守光遣使送信，请求讲和，语气低声下气，狼狈不堪，周德威说：“大燕皇帝还没祭天吗？怎么这么窝囊！
我奉令来讨伐罪人，至于结盟修好，那不关我的事。”
说完也不回信。刘守光又派人前来苦苦哀求，周德威于是向李存勖报告。
二十七日，晋军刘光濬攻下平州，活捉刺史张在吉，又进攻营州，刺史杨靖投降。
六月初一，李存勖派张承业到幽州跟周德威商议军事，刘守光派使请求投降，张承业认为他过去常常言而无信，没有答应。
七月初十，晋国李信攻取莫州，生擒将领毕元福，八月初六，李信又攻下瀛洲。
九月刘守光率军乘夜夺回顺州，尝到甜头后，又于十月初一，再次率兵五千乘夜出击，准备进入澶州。
初二，周德威从涿州率军予以截击，并将他打败，刘守光仅仅带领一百余人逃回幽州，其他部将士卒都相继投降。
至此，刘守光独自固守幽州城，其他所辖之地全部落入河东之手，刘守光向契丹求援，契丹认为他一向言而无信，不予支援，又向晋国请求投降，晋国人也怀疑其中有诈，一直没有答应，或许此时的刘守光才体会到，自己就是那个悲催的放羊的孩子。
刘守光登上城楼对周德威说：“等晋王来了，我就开门俯首听命。”
十一月二十三日，李存勖来了，对城头上的刘守光说：“朱温叛逆大唐，我本来和你一起谋划复兴唐朝江山，没想到你不能好好谋划，竟效仿朱温擅自称帝，镇定二州的两位主帅都很恭敬地侍奉你，
你却一点也不体恤他们，所以才会有今天的战事，大丈夫能成能败，要看他决定的方向，你现在打算怎么样？”刘守光哭丧着脸说：“今天我已经成了刀俎上的一块肉，但凭大王处置！”李存勖见他一副可怜相，
就断弓发誓说：“只要你出来相见，我管保你平安没事。”刘守光又推辞说：“此事改日再说，改日再说。”晚上他又鼓起勇气打算投降，部将李小喜劝阻了他，刘守光想，人家当大臣的都不投降，
我做主子的怎么能这么没骨气呢！于是又听从了李小喜的话。不料，李小喜当晚就翻城而出，投降了李存勖，并且透露说城中已无能力再战了。二十四日，李存勖下令攻城，城破后，
刘仁恭及其他刘姓亲属三百余口全部被抓。刘守光和妻子趁乱逃出幽州，想南下沧州投奔刘守奇，因为涉过寒水，脚都冻肿了，又迷了路，跌跌撞撞，狼狈不堪。
到达燕乐县后，一家人藏匿于山谷之中，几天都没有饭吃，实在饿的受不了了，于是让妻子祝氏到农夫张师造家去讨点吃的，张师造怀疑前来乞食的妇女不像常人，追问之下，知道了刘守光藏身之地，于是就把他连同三个儿子一并活捉送给李存勖，
当时李存勖正在设宴招待群臣，刘守光痛哭流涕地跪地求饶，李存勖对他说：“主人躲客人怎么躲得这么远啊！”
就把他和刘仁恭一起安置在馆舍里。十三日，李存勖从幽州出发，刘仁恭父子都戴着刑具