李晟认为李怀光叛状已明，应早做准备，请求派遣裨将赵光铣、唐良臣、张彧分别担任洋、利、剑三州刺史，保持汉中与蜀地畅通。
这时吐蕃欲出兵帮助唐廷消灭朱泚，于是德宗李适打算前往咸阳督战，李怀光担忧朝廷欲夺其兵权，加速叛乱。
李晟假传诏令率部移驻渭桥，摆脱李怀光的控制，数日后，李怀光吞并鄜坊节度李建徽和神策将杨惠元的军队，德宗李适逃往梁州，后任命李晟为尚书左仆射和同平章事。
“李晟孤军独挡强敌，对李怀光既深加戒备，又不断周旋。”
“因缺少粮草，派遣官吏征收渭北地区的赋税。”
“由于李晟的忠义感动人心，当时京师附近戴休颜的奉天军、韩游瑰的邠宁军、骆元光的华州军、尚可孤的神策军，全部归属李晟指挥管辖。”
“李晟又给李怀光写信，劝其攻打朱泚戴罪立功，但李怀光不从，因粮草将尽，又担心会被李晟偷袭，便于三月率部移驻河中。”
“途中李怀光纵兵劫掠，部将孟涉和段威勇不满李怀光的做法，统领数千人归顺李晟，后李晟被任命为河中、晋绛节度招讨使。”
“德宗李适欲前往西川，李晟认为德宗应屯驻梁州，以安天下人心。”
“四月，李晟被任命为京畿、渭北、鄜坊、商华兵马副元帅。”
“李晟与将士同甘共苦，用大义激励军心，全军将士毫无怨言。”
“有将士从长安城中逃出，认为朱泚等人将会失败，士气大振。”
“五月三日，李晟统兵抵达通化门，敌将不敢出城迎战；”
“次日，李晟召集诸将商讨作战计划，众将认为应先攻外城，占据坊市，后攻取宫城，李晟认为要集中兵力攻打皇城。”
“二十五日夜晚，李晟从东渭桥移驻光泰门，指挥唐军攻城。”
“朱泚趁李晟立足未稳之际，派遣部将张庭芝、李希倩率部出战，被李晟派遣部将连败两次，唐军乘胜攻入光泰门。”
“次日，李晟否决众将等待西边唐军到来，实施左右夹击之策。”
“后于二十八日屯兵光泰门外发动总攻，先派遣将士夜间拆除二百多步皇宫城墙，敌将以栅栏堵城。”
“李晟派遣部将史万顷拔栅率先攻入，王佖率领骑兵跟进，其余唐军分道攻城，迅速攻破敌军防线。”
“白华门外敌军上千骑兵从唐军背后冲出，李晟亲率上百骑兵驰援，敌军看到李晟后溃逃，唐军追杀大破敌军。”
“朱泚率余部逃出长安，李晟派遣部将田子奇追击，其余敌将相继投降。”
“当天，李晟入城并屯兵于含元殿前，号令诸军秋毫无犯，后斩杀敌将李希倩等追随朱泚叛乱之人，表彰坚守臣节不屈从者。”
“收复长安的消息传到梁州后，德宗李适授予李晟司徒兼中书令，并获赐实封一千户。”
“德宗返回长安，李晟前往三桥拜谒，德宗驻马亲自慰劳他。”
“后赠李晟之父李钦为太子太保，其母王氏为代国夫人，并赐予其府宅、良田、园林等赏赐，并于东渭桥为其立纪功碑，由皇太子手书。”
“收复长安后，李晟认为泾州临近边疆，为军事重镇，多次发生兵乱，上书自请出镇泾州。”
“于是德宗任命李晟为凤翔、陇右、泾原节度使，兼行营副元帅，晋升为西平郡王，获实封一千五百户的赏赐。”
“八月，李晟抵达凤翔，处理杀害前凤翔节度使的武将十多人。”
“当初朱泚之乱时，泾州兵将杀害节度使冯河清，另立田希鉴为帅。”
“李晟奏请严惩凶犯，后其以巡边为由，突至泾州，田希鉴前来迎接。”
“李晟杀死田希鉴等三十余位屡次为乱的边将，并推荐吐蕃畏惧的李观担任泾原节度使。”
“当时宦官尹元贞持节巡视同州和华州，却擅自前往河中抚慰李怀光。”
李清照：李晟弹劾尹元贞假借皇帝命令，欲为叛乱元凶李怀光脱罪。
并认为李怀光具有五大不能赦免的理由，并愿统率五千精兵攻打李怀光，但德宗将此事交给马燧和浑瑊处理。
吐蕃国相尚结赞忌惮李晟，认为大唐名将，只有李晟与马燧、浑瑊三人。
于是实行反间计，派遣使者与马燧求和，利用会盟俘获浑瑊并嫁祸给马燧。
贞元二年九月，吐蕃兴兵攻取陇州，抵达凤翔，并不劫掠，欲离间李晟。
李晟命令部将王佖统率三千精兵埋伏于汧阳，出其不意偷袭吐蕃中军大获全胜，仅尚结赞逃脱。
次月，李晟再派部将攻取吐蕃摧沙堡，斩杀守将扈屈律悉蒙，后尚结赞遣使求和。
十二月，李晟回京朝见德宗，奏请出兵攻打吐蕃，得到宰相韩滉支持，但德宗认为这是边将欲邀功，没有赞成。
贞元三年，韩滉病逝，张延赏担任宰相，李晟与其不和，欲以刘玄佐和李抱真取代李晟负责西北边防，德宗赞同张延赏之策，罢免李晟的兵权。
次年三月，李晟被拜为太尉兼中书令，后浑瑊与尚结赞于平凉会盟，被吐蕃派兵劫持，只有浑瑊一人幸免。
贞元五年九月，李晟与侍中马燧前往延英殿觐见德宗李适，后李晟获得嘉奖，并被德宗图形于凌烟阁之上。
贞元九年八月，李晟病逝于长安，终年六十七岁。
德宗知晓后废朝五日，命令百官亲往李晟府邸吊唁，并让京兆尹李充负责处理李晟的丧事，追赠其为太师，谥号为忠武，葬于高陵县奉正原，后于元和四年配享德宗庙庭。
僖宗李儇逃往蜀地时，仓部员外郎袁皓收集李晟的功勋事迹，赐予并激励武将。
李晟治军有方，所率部队战斗力较强，治军主要采用四大方法。
一以忠君爱国的思想教育部将，坚持以忠于朝廷为目标，这是李晟治军的根本要求；
二以严格纪律整肃部队，坚持以军纪为先，对百姓秋毫无犯；三坚持赏罚分明来激励士气；
四坚持以身作则，树立榜样，李晟在战斗中经常身先士卒，与士卒同甘共苦。