节度使鲁炅、虢王李巨扼守南阳，屡败叛军，使叛军不得南下江汉。安禄山自己西进潼关受阻，东不过雍丘，南又兵阻南阳，北路也几乎断绝，除了老巢范阳之外，只不过局限于河南西部一隅之地，一时陷入困境，唐军则在度过了一开始的危机后，形势大好。安禄山有些害怕，召来高尚、严庄骂道：“你们几年前劝我造反，说什么可以万全。现在万全何在？你们从现在起别来见我！”高尚、严庄也束手无策，数日不敢面见安禄山。安禄山见形势紧迫，打算弃洛阳，回范阳，全靠从前线回来的田乾真鼓励才没有实行。
另一方面，哥舒翰上任以后，先是公报私仇，以暗通安禄山之名陷害安思顺，李隆基不假思索就处决了安思顺。哥舒翰的部下王思礼多次请求他上书请诛杀杨国忠，哥舒翰不听。杨国忠恐惧不安，于是开始向李隆基进谗言，怂恿他逼迫哥舒翰出战。李隆基急于取胜，不顾郭子仪和李光弼此前让潼关大军固守的建议，莫名其妙地开始了自杀：突然下令哥舒翰出关作战。哥舒翰明知后果，可是无法违抗君命，捶胸痛苦，于六月四日被迫出关作战，结果中了叛将崔乾祐的诱敌之计，在灵宝中伏大败，十七八万官军一战土崩瓦解，跌入潼关外壕沟的溃兵居然填满了宽二丈、深一丈的壕沟，逃回关内的唐军仅8000余人。哥舒翰被叛变的部将火拔归仁缚到洛阳，屈服于安禄山的淫威，请缨要写信劝自己的旧部归降安禄山，结果没人予以理睬。安禄山于是将他囚禁，757年他被安庆绪杀害。
六月九日，崔乾祐轻松取下基本已经不设防的潼关，长安已无险可守。李隆基率杨国忠、高力士、杨玉环等仓皇向成都逃走。六月十四日，陈玄礼和高力士因成都是杨国忠的地盘，担心到了那里自己和李隆基会受制于他，于是策划了马嵬事变，杀死了杨国忠，杨玉环也被迫自杀，李隆基留下太子李亨宣慰百姓，李亨于是北上进驻灵武，于七月十三日称帝（唐肃宗），尊李隆基为太上皇，继续组织抵抗。
安禄山没想到李隆基会如此之快地逃离长安，他先曾命崔乾祐兵留潼关，十天之后，才命孙孝哲进入长安，并以张通儒为西京留守，崔光远为京兆尹，使安守志率兵驻扎苑内，以监关中诸将。叛军进入长安以后，以为大功告成，遂日夜纵酒抢掠，不想西出追击，故李隆基才得以安然入蜀，李亨北上也没受到什么阻碍。安禄山命孙孝哲对未逃离长安的皇室成员、百官家属进行了血腥的屠杀。先于崇仁坊杀霍国长公主及王妃、驸马，剖其腹，用其心脏祭祀安庆宗。凡是杨国忠、高力士之党及禄山平时所厌恶者皆处死，凡八十三人，“或以铁棓揭其脑盖，流血满街”，使人惨不忍睹。接着又杀皇孙及郡、县主二十余人。后来，安禄山听说长安百姓乘乱盗窃府库财物，又命在长安大肆搜索三日，翻箱倒柜，不论是府库财物，还是个人私物，一概搜掠殆尽。同时还令府县追查，株连无穷。又令搜求皇家的歌舞、杂技、舞马、犀牛，把搜掠的宫嫔、乐工、骑士以兵仗护送到洛阳，获得梨园弟子数百人，在东都禁苑凝碧宫奏乐，宴会众伪官。
安禄山派其将高嵩持书信、备缯彩赴西北，以诱降河西、陇右将士，但被大震关使郭英乂所擒获，计未成功。郭子仪、李光弼听说潼关失守，李隆基西逃，遂撤兵守井陉，河北大部分郡县再次落入叛军之手。安禄山派兵攻颍川，太守薛愿、长史庞坚奋力拒守，坚持了一年。十二月，又使叛将阿史那承庆率兵急攻，薛愿等浴血苦战十五日，城破被俘，被执送洛阳。安禄山把他捆在洛水冰上，被活活冻死。
安禄山原患有眼病，自起兵以来，视力渐渐减退，进入洛阳后基本双目失明，同时又患有疽病，性情变得格外暴躁，对左右侍从稍不如意，非打即骂。稍有过失，便行杀戮。他称帝后，常居深宫，诸将很少能面见他议事，都通过严庄转达。严庄虽受器重，也时而遭安禄山鞭挞。宦官李猪儿常为安禄山穿衣解带，服侍左右，挨打最多，怨气也大。安禄山宠幸的段氏，生下一子名庆恩，也受禄山宠爱，常想以庆恩代庆绪。安庆绪时常担心被废，严庄也恐怕宫中事变于己不利，于是，严庄与安庆绪、李猪儿串通一气，谋害安禄山。757年正月五日夜，三人悄悄进入安禄山住所。侍卫见是严庄和安庆绪，谁也不敢动。于是严庄、安庆绪持刀站立在帐外，李猪儿手持大刀直入帐内，对准躺在床上的安禄山腹部猛砍一刀。安禄山平时总把佩刀放在床头防身，事前已被李猪儿偷偷拿走，这时他挨了一刀，知大事不好，急忙去摸刀，哪里还摸得着？他气急败坏地摇着帐竿大声喝叫：“贼由严庄！”在喊叫声中，血和肠从腹部流出数斗，很快一命呜呼。安庆绪当即在其床下挖了一个数尺深坑，用毡子裹着安禄山的尸体，连夜埋在坑中。并诫令宫中严加保密。第二天早晨，严庄对部下宣告说：安禄山病危，诏立安庆绪为太子，军国大事皆由太子处分。随即即帝位，尊禄山为太上皇，然后发丧。安庆绪虽然杀父篡位，但他本性昏暗懦弱，语无伦次，严庄恐诸将不服，不让面见。庆绪每日纵酒为乐，不理政事，称严庄为兄，加授御史大夫、冯翊王，大事基本由严庄决断。
此前，史思明在河北一直在与李光弼的苦战中，战败退守博陵，被李光弼团团围困，但长安的失陷改变了整个局势。李光弼闻讯后率军撤围西入井陉，还太原。史思明再度攻占常山并占领河北全境。757年正月，史思明自博陵、蔡希德自上党、高秀岩自大同、牛廷玠自范阳率兵共10万，会攻太原，这是太原（晋阳）见证过的无数次激烈的攻防战中最为激烈的一次。
当时李光弼所部精兵都已调往朔方，太原所剩只有河北兵5000人，加上缺乏训练的团练兵也不过1万人左右。面对叛军的强大攻势，诸将都惶惧不安，李光弼则指挥若定，组织起了严密的防守。史思明围攻太原月余不下，便选精锐士卒为游兵，让他们进攻城南，再转攻城西，自己则率兵攻城北，而后转攻城东，试图寻找唐军防守漏洞。然而李光弼治军严整，史思明无懈可击。李光弼又派人挖掘地道，通至城外，叛军在城外叫骂挑战，常冷不防被唐军拖入地道，拉至城上斩首，吓得叛军胆颤心惊，走路时都低头看地。叛军用云梯和筑土山攻城，唐军便在城下先挖好地道，使其靠近城墙便塌陷。李光弼为阻止叛军强行攻城，还在城上安装投石机，发射巨石，一发可击毙叛军20余人，史军士卒死于飞石之下者甚众，被迫后退，但围困愈加严密。李光弼为打破叛军围困，以诈降手段，与叛军约期出城投降，暗地派人挖掘地道直至叛军军营之下，先以撑木支顶。到约定之日，李光弼派部将率数千人出城伪降。叛军不知有诈，正在调动出营时，突然营中地陷，死千余人，顿时一片慌乱。唐军乘机擂鼓呐喊，猛烈冲击，歼灭叛军万余人。太原激战正酣时，安庆绪谋杀了安禄山，夺取帝位，命史思明回守范阳，留蔡希德等继续围困太原。二月，李光弼率军出击，大破蔡希德军，歼其7万余人，缴获大量军资器械，蔡希德率残兵仓惶逃走，太原之围遂解，此战也成为中国史上最著名的以少胜多的守城战例之一。
安庆绪召回史思明后，赐姓他姓安，名荣国，封爵为妫川郡王。叛军攻陷两京后，不停将掠得的珍宝运往范阳，堆积犹如小山丘。史思明见了以后非常眼红，加上自己手握重兵，实力雄厚，又看不起安庆绪，于是起了取而代之的念头，开始不怎么把安庆绪的号令当一回事，安庆绪也无可奈何。唐军的局势则开始有所好转，四月，以郭子仪为天下兵马副元帅，开始率兵攻长安，初战失利。九月，广平王李俶与郭子仪领兵15万，在长安城南香积寺北与10万安军展开激战，唐军借来的回纥精锐骑兵4000人突然出现，唐军大胜，击斩6万余人，乘胜克复长安。十月，又在新店击败安军15万，收复洛阳。安庆绪率部逃往邺城。十月二十三日，唐肃宗李亨进入长安，百姓出城20里迎接，都流着泪高呼“万岁”，李亨也激动得热泪盈眶，随后又身穿素服，到被叛军摧毁的太庙废墟之前哭祭三日。十二月初，李隆基也回到长安，二十一日，正式将传国玉玺传给李亨。此前，张巡和许远率众苦守汴河战略要地雍丘和睢阳，与优势叛军前后进行大小400余战，歼其12万余人。最后虽因孤军奋战、粮尽援绝而城陷牺牲，但粉碎了叛军夺取唐廷赖以生存的江淮财赋基地的企图。鲁炅坚守南阳历时一年，南阳失陷后又退保襄阳，挡住了叛军南下襄、邓的道路，确保了唐王朝江汉漕运的畅通。
安庆绪节节败退，其将李归仁率精兵“曳罗河”、同罗及六州蕃兵共3万余人逃往范阳，沿途大肆抢掠。史思明闻讯后派人招抚，“曳罗河”及六州蕃兵愿意归顺，但同罗兵不从。史思明纵兵攻击，同罗兵大败逃走，抢来的人口、牲畜和财物全部被夺走。史思明得到了这支精兵后，部下兵力达到8万余人，控制地区达13个郡，已经远远超过了安庆绪。安庆绪对他极为忌惮，十二月，他派阿史那承庆和安守忠率5000精兵以征调兵马为名前往范阳，企图寻机除掉史思明，夺其兵马。但是这种水平的阴谋诡计无法瞒过老奸巨猾的史思明，他与手下商议，认为叛军势力已经难以长久，而且又担心安庆绪以燕皇帝之名召集兵马前来进犯，于是决定归降唐廷。
阿史那承庆和安守忠仍被蒙在鼓里，他们率军来到范阳后，史思明率数万兵马开城列阵相迎。他派人传话，以好言软语骗得阿史那承庆放松戒备，然后将他们请进城饮酒作乐。同时派兵迅速缴了阿史那承庆部队的械，愿留者重赏留用，不愿留者发给钱粮遣散。第二天，史思明囚禁了阿史那承庆和安守忠，然后派部将窦子昂前往长安，宣称以所辖13郡和8万兵马归降，同时传令守大同的高秀岩归顺。李亨闻讯大喜，但河南节度使张镐和李光弼等人都认为史思明是安禄山叛乱的死党，不是真心归顺，必然复叛。李亨没有理会，封史思明为范阳节度使、归义王，封乌承恩为范阳节度副使，和内侍李思敬一起前往范阳宣诏。
乌承恩之父曾经是史思明的上司，对他有恩。安禄山起兵叛乱时，乌承恩是信都太守，他举郡投降史思明。叛军势力衰落时，乌承恩想立功赎罪，多次暗中游说叛军兵将归顺，有人报告史思明，史思明觉得证据不足，没有追究。不久，乌承恩入长安。李亨委任他为副使，其实已经有让他见机行事的意思。到达范阳后，他在旅馆中和儿子密谋诛杀史思明，被史思明的间谍听到。史思明马上捉住了他们，责问：“我有什么对不起你？竟然这样对待我？”乌承恩求饶说这都是李光弼的计谋。于是史思明伪造了李光弼给乌承恩的密信、准备杀死的随史思明反叛的范阳将士名册和唐廷赐给阿史那承庆共谋史思明的铁券，然后召集将士官吏，向西大哭：“臣一片赤心，不负国家，为什么竟然要谋杀臣？”下令乱棒打死乌承恩父子，株连被杀者共200余人，囚禁了李思敬，并上报唐廷。李亨授人以柄，极其被动，只好派使者对史思明说：“这不是朝廷和李光弼的意图，是乌承恩一人所为。”但是恰好唐廷处置降敌官员的公告传到范阳，史思明心中更为不安，和部下商量：“陈希烈等人原本身为朝廷重臣，尚且不能免死，何况我们！”部下将士也群情汹涌，于是史思明于758年六月上表唐廷，要求杀掉李光弼，并宣称如果唐廷不照办，他自己就要亲自率兵去太原杀李光弼，其实已经等于公开宣称复叛。当初曾劝史思明归唐的耿仁智因不愿从他复叛被杀。
安庆绪则被郭子仪整治得惨不堪言，十月，朔方节度使郭子仪、淮西节度使鲁炅、兴平节度使李奂、滑濮节度使许叔冀、镇西北庭节度使李嗣业、郑蔡节度使季广琛、河南节度使崔光远、河北节度使李光弼、关内泽潞节度使王思礼九个节度使率兵20余万将安庆绪围困在邺城（即相州）。李亨认为郭子仪和李光弼功绩相当，难以互相统属，于是不设行营元帅，却派宦官鱼朝恩为观军容宣慰处置使，作为实际上的统帅，节制诸军。安庆绪向史思明求助，并许诺解围后把大燕皇帝之位让给他。史思明知道安庆绪如果覆灭，自己必然势孤，于是统兵13万，先遣李归仁率步骑1万进驻离邺城60余里的滏阳，遥为声援，然后分兵三路南下。十二月，史思明攻占魏州，屠城，3万余唐军将士及民众被杀害。其后他却按兵不动，759年正月，自称大圣燕王。李光弼看出史思明按兵不动，意在麻痹唐军，企图乘唐军懈怠而进行袭击。建议分兵直逼魏州，迫史思明出战，史思明必不敢出；时间一久，邺城定为唐军攻克，史思明也就容易对付。但被鱼朝恩拒绝。此时安庆绪自洛阳退守邺城已经一年，修固城池，充实储备。唐军自冬至春，攻城四个月都不能下。著名猛将、镇西北庭节度使李嗣业亲自率部攻城，为乱箭射中，于正月二十八日死于军中。李嗣业善用陌刀，曾参加过征讨十姓苏禄、小勃律、突骑施的战争，威震西域。
二月，唐军筑堤两重，挖堑三重，堵漳河水灌城。城中河水四溢，叛军粮尽兵疲，但安庆绪仍死守待援。唐军因无统帅，指挥不统一，行动不协调，进退互相观望，又以为邺城危在旦夕，遂产生了松懈情绪。史思明见邺城危急，自魏州率主力援邺，使诸将离城50里分次扎营，击鼓为号，遥相呼应，又每营选精骑500，昼夜轮番抄掠，以疲惫唐军，还派遣部队伪装唐军，劫掠和焚烧唐军运粮车船，致使唐军缺粮，军心动摇。史思明见时机已到，便率军直抵邺城。三月初六，唐军号称步骑60万，列阵于邺城北面的安阳河北。史思明率精兵5万出战，唐军以为是小股游军，漫不在意。史军发起猛烈攻击时，李光弼、王思礼、许叔冀、鲁�