河南尹并留司官、坊市居人，出城避寇，空其城，率军士运油铁诸物，以为战守之备。时史思明已至偃师，光弼悉军赴河阳。贼已至洛城，光弼军方至石桥。日暮，令秉炬徐行，与贼相随，而不敢来犯。乙夜，入河阳三城。排阅守备，号令严明，与士卒同甘苦，咸誓力战。贼惮光弼威略，顿兵白马寺，南不出百里，西不敢犯宫阙，于河阳南筑月城，掘壕以拒光弼。十月，贼攻城。于中氵单城西大破逆党五千余众，斩首千余级，生擒五百余人，溺死者大半。
初，光弼谓李抱玉曰：“将军能为我守南城二日乎？”抱玉曰：“过期若何？”光弼曰：“过期而救不至，任弃也。”抱玉禀命，勒兵守南城，将陷，抱玉绐贼曰：“吾粮尽，明日当降。”贼众大喜，敛军以俟之。抱玉复得缮完设备，明日，坚壁请战。贼怒见欺，急攻之。抱玉出奇兵，表里夹击，杀伤甚众，贼帅周挚领军而退。光弼自将于中氵单城，城外置栅，栅外大掘堑，阔二丈，深亦如之。周挚舍南城，并力攻中氵单。光弼命荔非元礼出劲卒于羊马城以拒贼。光弼于城东北角树小红旗，下望贼军。贼恃众直逼其城，以车二乘载木鹅、蒙冲、斗楼、橦车随其后，督兵填城下堑，三面各八道过其兵，又当堑开栅，各置一门。光弼遥望贼逼城，使人语荔非元礼曰：“中丞看贼填堑开栅过兵，居然不顾，何也？”元礼报曰：“太尉拟守乎，拟战乎？”光弼曰：“战。”元礼曰：“若战，贼为我填堑，复何嫌也！”光弼曰：“吾智不及公，公其勉之！”元礼俟栅开，率其勇敢出战，一逼贼军，退走数百步。元礼料敌阵坚，虽出处驰突，不足破贼，收军稍退，以怠其寇而攻之。光弼望见收军，大怒，使人唤元礼，欲按军令。元礼曰：“战正忙，唤作何物？”良久，令军中鼓噪出栅门，徒搏齐进，贼大溃。
周挚复整军押北城而下，将攻之。光弼遽率众入北城，登城望曰：“彼虽众，乱而嚣，不足惧也。当为公等日午而破之。”命出将战。及期，不决，谓诸将曰：“向来战，何处最坚而难犯？”或曰：“西北角。”遽命郝玉曰：“尔往击之。”玉曰：“玉，步卒也，请骑军五百翼之。”光弼与之三百。又问：“何处最坚？”曰：“东南隅。”即命论惟贞以所部往击之。对曰：“贞，蕃将也，不知步战，请铁骑三百。”与之百。光弼又出赐马四十匹分给，且令之曰：“尔等望吾旗而战，若麾旗缓，任尔观望便宜；吾旗连麾三至地，则万众齐入，生死以之，少退者斩无舍。”玉策马赴贼，有一人将援枪刺贼，洞马腹，连刺数人；一人逢贼，不战而退。光弼召不战者斩，赏援枪者绢五百疋。须臾，郝玉奔归。光弼望之，惊曰：“郝玉退，吾事危矣。”命左右取玉头来。玉见使者曰：“马中箭，非敢败也。”使者驰报，光弼令换马遣之。玉换马复入，决死而前。光弼连麾，三军望旗俱进，声动天地，一鼓而贼大溃，斩万余级，生擒八千余人，军资器械粮储数万计，临阵擒其大将徐璜玉、李秦授、周挚。其大将安太清走保怀州。思明不知挚等败，尚攻南城。光弼悉驱俘囚临河以示之，杀数十人以威之，余众惧，投河赴南岸，光弼皆斩之。初，光弼将战，谓左右曰：“战，危事，胜负系之。光弼位为三公，不可死于贼手，苟事之不捷，继之以死。”及是击贼，常纳短刀于靴中，有决死之志，城上面西拜舞，三军感动。贼既败走，光弼收怀州，思明来救，迎击于沁水之上，又败之。城将安太清极力拒守，月余不下。光弼令仆固怀恩、郝玉由地道而入，得其军号，乃登陴大呼，我师同登，城遂拔。生擒安太清、周挚、杨希文等，送于阙下，即日怀州平。以功进爵临淮郡王，累加实封至一千五百户。
观军容使鱼朝恩屡言贼可灭之状，朝旨令光弼速收东都。光弼屡表：“贼锋尚锐，请候时而动，不可轻进。”仆固怀恩又害光弼之功，潜附朝恩，言贼可灭。由是中使督战，光弼不获已，进军列阵于北邙山下。贼悉精锐来战，光弼败绩，军资器械并为贼所有。时李抱玉亦弃河阳，光弼渡河保闻喜。朝旨以怀恩异同致败，优诏征之。光弼自河中入朝，抗表请罪，诏释之。光弼恳让太尉，遂加开府仪同三司、侍中、河南尹、行营节度使；俄复拜太尉，充河南、淮南、山南东道、荆南等副元帅，侍中如故，出镇临淮。史朝义乘邙山之胜，寇申、光等十三州，自领精骑围李岑于宋州。将士皆惧，请南保扬州，光弼径赴徐州以镇之，遣田神功击败之。浙东贼首袁晁攻剽郡县，浙东大乱。光弼分兵除讨，克定江左，人心乃安。
初，光弼将止临淮，在道舁疾而行。监军使以袁晁方扰江淮，光弼兵少，请保润州以避其锋。光弼曰：“朝廷寄安危于我，今贼虽强，未测吾众寡，若出其不意，当自退矣。”遂径往泗州。光弼未至河南也，田神功平刘展后，逗留于扬府，尚衡、殷仲卿相攻于兗、郓、来瑱旅拒于襄阳，朝廷患之。及光弼轻骑至徐州，史朝义退走，田神功遽归河南，尚衡、殷仲卿、来瑱皆惧其威名，相继赴阙。宝应元年，进封临淮王，赐铁券，图形凌烟阁。
广德初，吐蕃入寇京畿，代宗诏征天下兵。光弼与程元振不协，迁延不至。十月，西戎犯京师，代宗幸陕。朝