後來，兩方就進入了混戰狀態。
李歸仁留了一手，這時派出一支精銳騎兵，準備包抄唐軍。雖然數量不多，但可以決定最後的勝利。
幸虧唐軍的探子發現了這隻部隊，馬上報告給仆固懷恩將軍。
仆固懷恩知道這隻部隊的殺傷力，趕緊召集人馬設伏，經過一番血戰，終於消滅了這股部隊。
突然回紇兵從叛軍背後出戰，前後夾擊，戰至傍晚，叛軍全線潰敗。這次戰爭，持續了四個時辰，敵人傷亡六萬多人，餘眾逃入城內，叛將張通儒當晚棄城逃往陝州。
原來出戰前郭子儀對懷仁可汗子、回紇主帥葉護說：“我軍傾巢出動，正麵出擊，吸引敵人的全部兵力。等到敵人疲乏之際，王子從背後殺出，如此可破敵。”
官軍收複了長安。
肅宗回長安，入住大明宮。祭祀祖廟，痛哭達三日之久。
既然收複了長安，回紇要求履行密約。
肅宗與回紇簽訂了什麼密約呢？
原來肅宗對懷仁可汗子葉護說：“拿下長安、洛陽，土地和人歸唐朝，財物可自行去取。”這不是縱容回紇人去搶嗎？
肅宗的兒子廣平王李俶覺得這樣不妥，他去拜訪葉護，說：“兄長啊，你看長安人民日日夜夜盼望我們打回來，他們剛剛經過叛軍的蹂躪，我們再去搶，那我們和叛軍有什麼區別？你看，能不能等打下洛陽，再履行合約？”
之前，肅宗安排李俶和葉護結拜為兄弟。
葉護也是通情達理之人，說：“就按兄弟說的辦。”
郭子儀率蕃、漢兵乘勝追擊，至潼關，連克華陰、弘農二郡。
李俶修整三日後，繼續東征。
陝州若丟失，洛陽不保。安慶緒決定孤注一擲，傾巢出動。
安慶緒命嚴莊調兵馬十萬前往陝州，援助張通儒，加上守城的部隊，共計15萬人，並在新店（今河南三門峽市西南）擺好陣勢，要與唐軍決一死戰。
郭子儀率軍正麵進攻，敵人氣焰囂張，負隅頑抗，久攻不下。
郭子儀詐敗，把叛軍引到開闊地。
雙方成拉鋸狀，不分身負。
天色將晚，郭子儀見傷亡大，欲撤兵，明日再戰。這時回紇軍從敵背後襲擊，敵人陣腳大亂。郭子儀大喜，命士兵再次衝鋒，大敗叛軍。安慶緒的部隊被殲滅九萬多。
原來回紇軍登山時，遇到小股伏兵。因為張通儒知道郭子儀擅長迂回戰術，所以設伏。隻是因為山高路難行，派出的伏兵不多。回紇軍因為搜捕山上的伏兵，所以來遲。
嚴莊、張通儒等狼狽逃回洛陽，洛陽無兵可用，他們與安慶緒狼狽逃往相州（治今河南安陽），郭子儀得以收複東都洛陽。
此時，河東、河西、河南的失地大部均已收複，郭子儀因功加司徒，封代國公。
廣平王李俶在洛陽募捐，得兩萬匹絹，送給葉護，洛陽又免去一場浩劫。
人們聽說此事後，紛紛讚美廣平王李俶的仁慈，說他是“真華夷之主也”。廣平王就是後來的代宗。
郭子儀奉召入朝，肅宗命百官在灞上迎接。
肅宗哭著對郭子儀說：“國家再造，是你的功勞。”
郭子儀說：“為國討賊，臣之本分也。”
此後，郭子儀又返回洛陽，經營北討安慶緒之事。