柏鄉(xiāng)之戰(zhàn)后，李存勖決定暫緩對后梁的攻勢，先奪取河北地區(qū)，以消除后顧之憂，首要目標(biāo)便是囚禁父親劉仁恭而繼任幽州節(jié)度使的燕王劉守光。他采用驕兵之計(jì)，聯(lián)合成德、義武、昭義、振武、天德五鎮(zhèn)，遣使奉冊，共尊劉守光為尚父，以滋長其野心。劉守光卻以為六鎮(zhèn)是畏懼幽州兵威，更是驕狂。他得知尚父無權(quán)祭天、改元，不顧幕府諸將反對，于天祐八年（911年）八月在幽州悍然稱帝，國號大燕，史稱桀（jié）燕。是年十二月，李存勖命周德威兵出飛狐口（在今河北蔚縣），聯(lián)合成德鎮(zhèn)、義武鎮(zhèn)一同征討劉守光。
天祐九年（912年），周德威奪取涿州，進(jìn)圍幽州。劉守光忙向后梁求救。朱溫親率大軍北上，命楊師厚圍攻棗強(qiáng)，又命賀德倫攻打蓚（tiáo）縣（治今河北景縣）。但梁軍雖攻破棗強(qiáng)，卻在蓚縣被晉將符存審、史建瑭擊敗。朱溫羞憤發(fā)病，返回洛陽，不久便被其子朱友珪弒殺。
天祐十年（913年），朱友貞發(fā)動(dòng)政變，誅殺朱友珪，奪取帝位，史稱梁末帝。而晉軍則連奪幽州鎮(zhèn)統(tǒng)轄的順州（治今北京順義）、檀州（治今北京密云）、武州（治今河北宣化）、平州（治今河北盧龍）、營州（治今遼寧朝陽）等地。是年十一月，李存勖親征燕國，攻破幽州，俘獲劉仁恭（一直被劉守光囚禁）、劉守光父子。他留周德威鎮(zhèn)守幽州。
天祐十一年（914年），李存勖返回太原，處死劉仁恭父子，以祭奠李克用，完成了李克用交給他的一項(xiàng)任務(wù)。
天祐十三年（916年），李存勖接連攻取衛(wèi)州（治今河南衛(wèi)輝）、洺州（治今永年東南）、相州（治今河南安陽）、邢州（治今河北邢臺）、滄州、貝州（治今河北清河西）等地。黃河以北除黎陽（治今河南?？h東）一地外，全部被晉占領(lǐng)，梁晉形勢從此發(fā)生逆轉(zhuǎn)。
天祐十四年（917年），契丹一萬騎兵突然殺來，李嗣源率三千騎兵極力迎戰(zhàn)，打的契丹大敗，李存審、李嗣源的軍隊(duì)繼續(xù)追擊契丹，俘斬?cái)?shù)以萬計(jì)。李存審、李嗣源的軍隊(duì)進(jìn)入幽州。契丹敗退，北疆暫保無憂。李存勖開始調(diào)兵南下，推鋒至黃河岸邊，與梁軍夾河對峙，爭奪黃河沿岸各處要點(diǎn)。天祐十五年（918年），李存勖采用閻寶、李建及的建議，以騎兵突擊，擊潰梁軍。
接下來就很自然了，天祐二十年（923年）四月，李存勖接受諸鎮(zhèn)勸進(jìn)，在魏州稱帝，改天佑二十年為同光元年。他沿用“唐”為國號，以表示自己是唐朝的合法繼承人，史家稱之為后唐。當(dāng)時(shí)，后唐轄有魏博、成德、義武、橫海、幽州、大同、振武、雁門、河?xùn)|、河中、晉絳、安國、昭義等十三個(gè)節(jié)鎮(zhèn)、五十個(gè)州。這個(gè)時(shí)候契丹的耶律阿保機(jī)來犯，后唐的軍隊(duì)數(shù)量是少于契丹的，但是李存勖毫不畏懼，率軍擊敗了來犯的契丹軍，穩(wěn)定了大后方，就是集中力量對付后梁了，沒過多久，李存勖就攻入汴州，滅了后梁。李存勖完成父親交給的第二項(xiàng)任務(wù)。
從此李存勖就像開掛一樣，到處東征西討，進(jìn)行領(lǐng)土擴(kuò)張。李存勖在位期間，并岐國，滅前蜀，得鳳翔、漢中及兩川之地，930年后唐的領(lǐng)土達(dá)到極盛。東接海濱，西括隴右，北帶長城，南至嶺南。約有今河南、陜西、山西、寧夏、北京、天津、山東、湖南、湖北等省市，河北省張家口以南地區(qū)，四川省岷江、大渡河以東地區(qū)，甘肅省東部，貴州北部，江蘇省徐州地區(qū)，安徽省西北部、廣東省北部以及內(nèi)蒙古自治區(qū)伊克昭盟西南部。可以說除了宋以外，是五代十國最大的疆域了。
如果李存勖能夠宋太祖那樣的疆域，說不定他就能統(tǒng)一全國，提前結(jié)束五代十國了，或許是李存勖的軍事才能太強(qiáng)悍了，上天不得不降低他的政治智慧。李存勖在戰(zhàn)場上出生入死，不惜生命，是員勇將；但是在政治上，卻是一個(gè)昏暗無知的蠢人。稱帝后，他認(rèn)為父仇已報(bào)，中原已定，不再進(jìn)取，開始享樂。他自幼喜歡看戲、演戲，即位后，常常面涂粉墨，穿上戲裝，登臺表演，不理朝政；并自取藝名為“李天下”。有一次上臺演戲，他連喊兩聲“李天下”！一個(gè)伶人上去扇了他個(gè)耳光，周圍人都嚇得出了一身冷汗。李存勖問為什么打他，伶人阿諛地說：“李”（理）天下的只有皇帝一人，你叫了兩聲，還有一人是誰呢？李存勖聽了不僅沒有責(zé)罰，反而予以賞賜。伶人受到皇帝寵幸，可以自由出入宮中和皇帝打打鬧鬧，侮辱戲弄朝臣，群臣敢怒而不敢言。有的朝官和藩鎮(zhèn)為了求他們在皇帝面前美言幾句，還爭著送禮巴結(jié)。李存勖還用伶人做耳目，去刺探群臣的言行，置身經(jīng)百戰(zhàn)的將士于不顧，而去封身無寸功的伶人當(dāng)刺史。此外，李存勖還下令召集在各地的原唐宮太監(jiān)，把他們作為心腹，擔(dān)任官中各執(zhí)事和諸鎮(zhèn)的監(jiān)軍。將領(lǐng)們受到宦官的監(jiān)視、侮辱，讀書人也斷了進(jìn)身之路。同時(shí)，李存勖又派伶人、宦官搶民女入宮，有一次，竟搶了駐守魏州將士們的妻女1000多人，搞得眾叛親離，怨聲四起。
926年三月，時(shí)任后唐蕃漢內(nèi)外馬步軍總管的李嗣源趁鎮(zhèn)壓叛亂時(shí)造反，不服皇帝李存勖的統(tǒng)治。李存勖親率部分軍隊(duì)去征討李嗣源，但在路上，許多士兵都跑進(jìn)李嗣源的陣營里，同時(shí)，李嗣源又占據(jù)了大梁，李存勖只好返回洛陽，準(zhǔn)備聯(lián)合他的長子魏王李繼岌（jí）西征歸來會(huì)兵一處，再進(jìn)剿李嗣源。想不到的是，就在四月一日這一天，兵變發(fā)生了。
