后大军准时开拔，快马加鞭直奔汴州。

却说梁帝朱友贞自得知中都失陷、王彦章遭擒，忙召集群臣商议对策，最后决定由国舅张汉伦火速北上调段凝率主力回援，无奈自作孽不可活，先前掘开东灌的黄河水反而成了最大的阻碍，张汉伦无奈只得绕路北上，一来二去之下，耽搁不少时日。及至十月初八，唐军已近在眼前，援军却不见半点踪影，朱友贞不由绝望，心知亡国难免，不愿落入李存勖手中受尽折磨，便令控鹤都将皇甫麟将自己杀死，皇甫麟欲自杀表明心迹，被朱友贞拦住，君臣二人相对恸哭，最后皇甫麟含泪杀死梁帝，随后亦自裁。

初九日晨，李嗣源率军抵汴州城下，挥军攻城，守将王瓒随即率众出降，汴州遂下。当日下午，李存勖亦率中军赶到，由西门进城，朱梁百官列队迎接，伏地齐呼万岁。

李存勖得知朱友贞已在一日前身死，又听说其生前曾拒绝西迁，认为自己一旦离开汴州，便难保群臣会继续忠于自己，心中大为鄙夷，笑道：“朱家真是一门鼠辈，还不如咱们在路上遇见的那几个散兵游勇有胆识。”命人收葬朱友贞尸身，将其首级藏于太社。

李嗣源等大为惊讶，询问其中缘由，得知李存勖大军行至曹州前，曾遇一小队人马，这伙人行踪诡秘，或阻塞道路，或利用地形故布疑阵，竟将一万五千步军生生拖住了两个时辰。众人皆觉此事蹊跷，“冥府”早已精锐尽出，这又是哪来的人马拖住了一万五大军？但眼下这伙人早已销声匿迹，查无可查，却也只能暂时搁置一边，日后再说了。

十月十二，段凝率军五万回援汴州，经滑州至封丘，得知梁帝已死城池已破，亦率众乞降。李存勖将赵岩、张汉杰、李振等一众权臣尽数处死，并夷其族，同时拆毁朱梁宗庙，追废朱温、朱友贞父子为庶人，其余百官则大多官复原职，到此地步，朱李相争数十年，最终以李存勖灭梁告终，中原遂定。