十月初二，李存勖所部精锐从杨刘渡河南进，初三即进入郓州城，子夜时分跨过汶水后，命李嗣源为先锋攻击前进。初四早晨与梁军交火，大获全胜，并攻占后梁的中都（今山东汶上）。此时，有的将领认为，虽然传言汴州空虚，但不知情报是真是假，主张稳妥用兵，先向东进攻，再寻机而动。康延寿则极力主张迅速发兵汴州，李嗣源也主张昼夜奔袭，趁梁军未知内情时先夺下汴州。唐军士气高昂，初四傍晚时分，李嗣源便奉命率军快速出击，趁夜急进。第二天，李存勖率部紧随跟进。在初七这天围攻曹州，梁军守将毫无防备，只得投降。兵不血刃占领曹州之后，李存勖军马不停蹄继续向西飞驰前进，直逼汴州。

朱友贞得到曹州失陷的消息后，惊慌不已，急忙召集群臣商讨对策，众人无计可施。朱友贞日夜痛哭流涕，不知如何是好。

朱友贞的臣子纷纷逃离，守兵不少人开了小差，众叛亲离。朱友贞束手无策，急得日夜哭泣。十月初八，朱友贞与都指挥使皇甫麟先后自刎而死。

初九早晨，李嗣源的骑兵到达汴州城下，守军开门献城投降。同一天，李存勖也率兵赶到，从西门领兵进城，后梁灭亡了，历史步入了后唐时代。