史思明連連受挫，偷雞不成反蝕了好幾把米，其憤怒可想而知。
十月中旬，史思明終於下令對河陽發起強攻。
他的首攻目標是河陽南城。
當時，南城的唐軍守將是鄭陳節度使李抱玉。李光弼問他：「將軍能不能為我堅守南城兩天？」
李抱玉沒有回答，而是反問：「兩天後怎麼辦？」
李光弼說：「兩天後救兵不到，任你棄城。」
李抱玉當即允諾。原本他還以為李光弼一定會給他下死守的命令，沒想到居然只要求守兩天。李抱玉頓時如釋重負——兩天一晃就過了，這任務太容易了！
然而，直到燕軍開始攻城，李抱玉才意識到這兩天有多麼漫長。因為燕軍在此前頻頻受挫，自上而下都憋了一肚子悶氣，如今一開打，鬱積多日的怒火發泄出來，其戰鬥力遠遠超出李抱玉的意料，完全可以用「可怕」兩個字來形容。
燕軍像瘋了一樣，攻勢一波接著一波，完全不給唐軍絲毫喘息的機會。從這天清晨到黃昏，燕軍的進攻一刻也沒有停止。儘管李抱玉一直率眾奮力死戰，可堅持到夜幕降臨的時候，唐軍的防線還是被撕開了好幾個缺口，燕軍從缺口處紛紛湧入……
李抱玉萬萬沒想到——原來堅守兩天的任務是如此艱巨！
因為他連一天也沒守住。
眼看城陷在即，擺在李抱玉面前的只有兩種選擇：要麼戰死，要麼投降。
情急之下，李抱玉近乎絕望的腦中忽然靈光一閃，發現自己還有第三種選擇。
他隨即派人去向燕軍請降，說：「我軍糧草已盡，請允許我們明晨出降。」
史思明聞言大喜，當即下令停止進攻。
然而，到了第二天早上，唐軍既沒有豎起降旗，也沒有打開城門。史思明在城外等了老半天，才意識到自己被李抱玉忽悠了。
是的，就利用這一個晚上的時間，李抱玉已經在城防的幾個缺口處重新修築了防禦工事。安心休息了一夜的唐軍官兵也已精神抖擻地進入陣地，在各自的戰鬥崗位上嚴陣以待。
史思明咬牙切齒地下達了再度進攻的命令。
可這一天，戰場上的形勢已經發生了顯著變化。因為燕軍經過昨日瘋狂的進攻之後，士氣已有所衰竭；而唐軍官兵都相信只要再堅守一天，援軍必到，所以人人鬥志昂揚。
觀察到燕軍士氣已經大不如昨時，李抱玉決定放開手腳，大幹一場。他一邊率眾抵擋燕軍的進攻，一邊大膽地派出一支精銳騎兵，悄悄繞到了燕軍的背後。當這支奇兵對燕軍發起突襲的同時，城中守軍也隨之殺出，迅速對燕軍形成前後夾擊之勢。
史思明萬萬沒料到，昨天被他打得毫無還手之力的唐軍居然還敢主動出擊。他暴跳如雷，匆忙組織反擊。可在唐軍的前後夾攻之下，燕軍的建制一下子被打散了，兵找不到將，將找不到兵，最後被唐軍打得大敗，只好紛紛潰逃。
史思明拿不下南城，只好命宰相周摯率部轉攻中潬城。
此城由李光弼親自駐守。中潬名義上叫城，事實上並沒有像普通城池那麼高的城牆。它四周僅有高度及人肩的矮牆，稱為「羊馬城」。所以，從嚴格意義上講，中潬城不能算城池，充其量只是一座營寨。
僅靠低矮的羊馬城，肯定是阻擋不了敵人的進攻的。作為輔助的防禦手段，中潬城外四面皆圍有一重柵欄，柵欄外還環繞著一條深、廣各二丈的壕溝。可即便有壕溝、柵欄和矮牆的三重防守，中潬城在河陽三城中的防禦力仍然是最薄弱的（這也就是李光弼親自駐守中潬的原因）。所以，要想守住中潬城，就必須立足於戰，而不能僅僅依靠消極防守。
十月十二日，燕軍開始進攻中潬。
李光弼命部將荔非元禮率精銳士卒在羊馬城布防，自己則登上中潬城的東北角，在一處瞭望台上縱觀整個戰場，用一面小紅旗進行指揮。
燕軍憑藉人多勢眾，同時從三個方向發起進攻。每個方向各有八支縱隊，每支縱隊前面由士卒鏟土填溝。一填平，後面載有攻城器械的車輛就緊跟上來，士卒繼而砍伐柵欄，開出一條進軍通道。
眼看著燕軍從三個方向迅速逼近，而荔非元禮卻還按兵不動，瞭望台上的李光弼急了，連忙派人去質問他：「你眼睜睜地看著敵人填平壕溝、砍開柵欄，為什麼動也不動？」
荔非元禮回話：「大人是想守，還是想戰？」
李光弼說：「當然想戰。」
荔非元禮說：「既然想戰，敵人耗費體力替我們填溝開柵，何必阻攔？」
李光弼聞言，忍不住笑了，看來自己也有輕率急躁的時候。荔非元禮顯然是想以逸待勞，然後趁燕軍疲憊之際發動進攻。他命人給元禮回話，說：「很好，我倒沒想到這一層，你伺機而動吧。」
片刻後，各路燕軍已相繼砍開柵欄，從缺口處源源不斷地湧入。荔非元禮抓住戰機，率領敢死隊迅速出擊，一下子把燕軍逼退了數百步遠。然而，隨著後續部隊的到來，燕軍很快穩住了陣腳，力戰不退。荔非元禮不知道後面趕來的燕軍到底有多少戰鬥力，於是也不戀戰，馬上率眾後撤，準備等摸清情況後再行出擊。
一見元禮退兵，瞭望台上的李光弼頓時又驚又怒。
中潬城的三重防禦工事已經被燕軍破壞了兩重，剩下那道羊馬城幾乎只是一道擺設，根本無法有效阻擋燕軍的進攻。如果荔非元禮退回城中，那中潬城必定陷落。
李光弼情急之下，立刻遣傳令官去召元禮，準備將他軍法從事，然後再換人上去打。
荔非元禮聽到傳令官召他，沒好氣地說：「戰況正急，召我幹什麼？」說完就不理睬傳令官了，自行率眾退回了柵欄內，然後密切關注燕軍的下一步動作。
燕軍雖然人多勢眾，但是被荔非元禮剛才那一番突擊，士氣已經折損了大半。所以唐軍撤回柵欄後，燕軍也不敢進攻，而是停滯在柵欄外猶疑觀望。
見此情景，荔非元禮心裡就有數了。
他重新集合了麾下的所有精銳部眾，卻不急於出擊，而是繼續耐心等待。
柵欄外的燕軍既不敢攻，也不敢退，膠著在那裡，不久就出現了煩躁不安的陣陣騷動。荔非元禮立刻下令擂動戰鼓，全軍出擊。這一次，燕軍終於沒能擋住唐軍凌厲的攻勢，被殺得丟盔棄甲，大敗而逃。
望著潮水般退去的燕軍，李光弼臉上露出了欣慰的、也略帶慚愧的笑容。
毋庸諱言，李光弼在這一仗中接連犯了兩次錯誤，要不是荔非元禮兩度抗命，這一仗的結果就很難設想了。由此可見，兩軍對弈，拼的絕不僅僅是兩個主帥的智謀和戰略，而是上至主帥，下至每一個將領，甚至每一個士兵在臨敵時的機智、膽識和戰鬥力。不論是荔非元禮組織的中潬城之戰，還是李抱玉負責的南城守衛戰，都足以證明這一點。
在中潬城戰敗後，燕軍重新調整部署，由史思明親率一部繼續進攻南城，由周摯率一部轉攻北城。
李光弼得到情報，迅速率眾進入北城。他登城觀察了一下燕軍陣勢，然後胸有成竹地對部將說：「敵軍雖多，但軍容不整，不足畏也！我向諸君保證，過不了中午，定能將其擊敗。」
隨後，李光弼命諸將同時出戰，但是一直打到這一天中午，雙方卻依舊難分勝負。李光弼召回眾將，問道：「這一上午打下來，諸位覺得敵軍陣營哪裡最強？」
有人答：「西北角。」
李光弼即命部將郝廷玉攻西北角。郝廷玉請求撥給他精騎五百，李光弼給了他三百。接著李光弼又問哪裡是次強的，有人答東南角，李光弼命部將論惟貞出戰。論惟貞要求撥給精騎三百，李光弼給了他兩百。
最後，李光弼對眾將說：「諸位聽從我的令旗指揮，若旗幟搖動緩慢，你們自行判斷攻擊方向；若旗幟快速搖動，並三次朝下指向地面，則萬眾齊進，不惜一切代價攻入敵陣。若有退者，定斬不赦！」
下完命令，李光弼從衛兵手中拿過一把短刀，插在靴中，大聲說：「戰爭就意味著死亡，我身為國之三公（司空），不可死於敵手，萬一戰事不利，諸君死於敵陣，我必自刎於此，不令諸君獨死而我獨活！」
眾將隨即出戰，各率所部沖向燕軍軍陣，雙方很快就絞殺在一起。片刻後，郝廷玉突然脫離戰場，跑回城下。李光弼大驚失色，對左右說：「廷玉一退，情勢就危險了。」說完即命傳令官去取郝廷玉首級。郝廷玉大喊：「我的馬中箭了，不是後退！」傳令官回稟，李光弼才長長地鬆了一口氣，趕緊命他換了坐騎，返身再戰。
稍後，又有兩名將領在燕軍的進逼下逐步往後退卻。
他們是僕固懷恩和仆固瑒父子。李光弼又命傳令官去取他們首級。僕固懷恩父子望見城中馳出一騎，提刀直奔他們而來，趕緊率部重新殺入敵陣。
就在戰鬥進行到最激烈的當口，河陽城頭的令旗開始急劇搖動，並三觸於地。唐軍各部不約