恰逢林英入朝奏报事情，便让呈进奏疏的吏人暗中报告李师道说：“高沐暗中勾结朝廷，出卖您。”李文会借此设计陷害高沐，于是李师道杀死高沐，并且囚禁了郭胪。但凡再有劝降朝廷者，李师道一概格杀勿论。
及至淮西平定，李师道又惊又惧，整日寝食难安。李公度及牙将李英昙叫他向朝廷示好，以表忠心。李师道听从，派遣使者上表，并派其长子入朝作为人质，并且献出沂、密、海三州，宪宗答应了他的请求。二十一日，宪宗又派常侍李逊到郓州劳军。
李师道昏愦无能，凡遇幕府中大事，只与妻子魏氏、家奴胡惟堪、杨自温、婢女蒲氏和袁氏以及孔目官王再升等人谋划，甚至不与手下大将和官员们商量。
魏氏不想让自己的儿子入朝当人质，便与蒲氏、袁氏向李师道进言说：“我们世代掌管这十二个州，凭什么献给朝廷？如今，算来淄青境内的兵力不少于数十万人，不进献沂、密、海三州，朝廷只不过派兵马讨伐。等到不敌之时，再献三州不迟。”于是李师道非常后悔，准备杀掉李公度。幕府的僚属贾直言对李师道管事的家奴说：“如今大祸将要来临了，这都是高沐的鬼魂作祟。假如再将李公度杀掉，事情就不好办了。”于是李师道便把李公度囚禁起来，将李英昙贬至莱州。李英昙后被勒死于上任路上。
李逊来到郓州，李师道布列盛大军容迎接他。李逊神色严肃，向他晓明利害，要他表明立场，准备禀报宪宗。李师道回去后，与其同党商议此事，同党们都说：“先答应下无妨，反正日后随时可以反悔。”于是李师道向李逊道歉说：
“以前因为父子间私情难却，并且迫于将士的压力，所以把事情拖延下来，没有遣送儿子入朝。如今，朝廷竟派使者前来催促，实在不敢再拖了。”李逊觉察出李师道没有诚意，回到朝廷后，便向宪宗进言说：“李师道并无诚意，还是应该征讨。”不久，李师道上表陈述军中情形，说：“不交人质、不割土地实属大家意见，我也无可奈何。”宪宗大怒，决意讨伐李师道。
五月开始，朝廷做了重要的人事调动：调忠武节度使李光颜为义成节度使，河阳都知兵马使曹华改任为棣州刺史，加横海节度副使；六月，任命乌重胤为怀州刺史，镇守河阳；七月，调李愬为武宁节度使。七月，朝廷正式降罪李师道，令宣武、义成、魏博、武宁、横海几道兵马加紧进讨。
淮西诸军都统韩弘消极拒战，不主动攻打淮西。吴元济败灭后，韩弘为了有所表现，于九月主动领军出击李师道，首先围攻曹州。接着田弘正率魏博军白杨刘渡黄河，到郓州城外四十里处安营扎寨。
十二月，魏博军及李光颜的义成军大败李师道，并擒获了包括都知兵马使在内的敌将四十七员。为了分化敌军，朝廷命把这些人释放，并说愿报效军中的委以重任，愿意回家奉养父母的可发给路费回家，于是又有一些人相继投降。
淄青镇的军事压力愈来愈大，一些人把责任归咎于李文会指挥不力。李师道不得已，让文会出任登州代理刺史。
武宁节度使李愬与淄青道十一战皆胜，攻克兖州要地金乡。部下将这些坏消息封锁起来，连兖州刺史送来文书告急，也被私自扣压，使李师道直到死都不知实情。
元和十四年（819年）正月，形势进一步朝对官军有利的方向发展。韩弘攻下考城，杀两千余人；李愬拔鱼台；田弘正取东阿，并大胜于阳谷，杀敌达万人之众。二月，李听袭海州，克东海、朐山、怀仁等县；李愬拔丞县。
淄青节度使李师道听说官军日益逼近，连忙紧急征民夫修建城防，以抗官军。又征调妇女，百姓更加恐惧怨恨。
都知兵马使刘悟是唐肃宗朝平卢节度使刘正臣的孙子。李师道命刘悟率兵万余人屯驻阳谷，以抗拒官军。刘悟体贴下属，对士兵非常爱护，不加约束，军中称誉他为“刘父”。待到魏博节度使田弘正率军南渡黄河，进攻淄青，刘悟军无准备，出战多败。有人对李师道说：“刘悟这个人不学无术，只会收买人心，恐怕要谋反。”于是李师道托言商议军事，召刘悟来郓州，想趁机把刘悟除掉。有人劝李师道说：“今官军四面围攻淄青，刘悟尚未有谋反之迹，如随便听信谗言杀害大将，恐令其他将领心寒。”李师道认为对，留刘悟在郓州十日后，命他仍回阳谷，并赠送大批金帛以示安抚。刘悟自知已被李师道怀疑，于是在返回军营后，暗中做防守准备。李师道因刘悟率兵在外，就任命其儿子刘从谏为门下别奏，留在郓州。刘从谏借与李师道府家奴游玩之机，探听到不利于家父的阴谋，马上写信通知了刘悟。
又有人对李师道说：“刘悟必定谋反，应速速除去。”初八，李师道密派亲信二人带手令前往阳谷，命行营兵马副使张暹除掉刘悟，并携人头回来领赏。
这时，刘悟正在一块高地上搭起帐幕，设置酒宴，离开军营二三里。二使到阳谷军营，张暹与刘悟相好，便佯装与使者商议说：“刘悟此次肯定有备而来，我们不可操之过急。请先让我去报告刘悟，谎称：‘李大人派人来劳军，带来钱物粮饷甚多，现请都头速回兵营迎接大人使者并接收礼物。’如此，刘悟必会放松警惕，我们便可不费力擒下他。”二使同意张暹的意见。于是张暹把李师道手令揣在怀中，到刘悟饮宴处，命随从退下，给刘悟观看。刘悟已知二使计谋，就扣押了两人，并将他们杀死。
这时天已傍晚，刘悟乘马缓行回营，坐于帐中，并派重兵把守，严加防备。他召集众位将领，声色严厉地说：“我等拼死杀敌，不负李师道知遇之恩。如今，他竟要派人杀我。我要死了，你们恐怕也得陪葬。当朝天子发兵围攻淄青，有言在先，除叛首李师道外，其他人一律不杀。现在我军形势日渐窘迫，我等为何要随他一同被灭族！如今，我和大家商议，不如反戈讨伐郓州，保天子而诛叛逆，此乃建功立业、弃暗投明的好机会，大家认为怎样？”兵马使赵垂棘站在诸将前头，过了好大一会儿，说：“不知此事能否成功？”刘悟应声道：“难道你还执迷不悟？”立即斩首。挨个询问，诸将凡迟疑不言者，一律斩首，顺手杀了不得人心的好事者共三十多人，尸首列于帐前。旁观诸将皆心惊肉跳，同声说：“愿听都头命令，尽死效力！”
于是，刘悟下达出兵命令，对士卒说：“攻下郓州后，重重有赏，而且特许你们抢劫钱财，恣意报仇。”他命士卒饱食一顿后，每人携带兵器，半夜时分，听鼓声三响后出发。另外还命令将士口衔枚，军马缚口，防止喧哗；连路上遇见的行人都扣留起来，生怕消息走漏出去。军行所至，人都不知。距郓州数里时，天还未亮，刘悟下令全军原地休息。等到城上巡逻的木梆声停止，派十人先行抵达城下，言称“刘都头奉节度使手令入城”。守门人请大家稍候，正想写信禀告李师道，来人突然动手，把门兵赶散，刘悟率大军随后赶到。城中听说有兵马袭击，一片惊慌，乱作一团。及至刘悟入城时，已攻入内城，只有李师道所住的牙城还在抗拒坚守。刘悟下令纵火焚烧，用大斧劈开城门，将兵蜂拥而入。城中亲兵不过数百人，开始还有人发箭抵抗，后来见情势不妙，纷纷弃械投降。
刘悟率将士入淄青节度使府，挨屋搜寻李师道踪影，后来士兵从床下搜出李师道及其两子。刘悟命把李师道父子押到节度使府门外的空地上，派人对他说：
“刘都头是奉天子密诏来讨伐你的。现如今，你已没脸再活着去见皇上了吧。”
这时，李师道还想能幸免一死，他的儿子李弘方仰面叹道：“事已至此，要杀便杀，无须多言！”随后，父子三人都被斩首。从清晨到中午，刘悟命令左右都虞候到街道上去巡查，禁止将士焚掠，至下午，城内安定下来。然后，刘悟把百姓聚集在鞠毡场内，亲自前去安抚，并下令处斩与李师道一起叛乱者，共二十多家，文武将吏目睹叛乱者被杀，又怕又喜。刘悟释放李公度并带他到大堂，二人握手叹息。刘悟又命人把贾直言从狱中放出，还封他为幕府的参谋。
刘悟率军从阳谷出发袭击郓州前，暗中修书给魏博节度使通风报信，约定：
“如果成功，就通知您前来。如一时攻不进去，请您派兵相助。事成之后，功劳全归您一人所有。”同时，请求田弘正率军进据阳谷营地。这时田弘正见到烽火，知道大事已成，便派使者前往祝贺。刘悟将李师道父子三人的首级放入盒中，派人送到田弘正军营，弘正大喜，写信上表朝廷，并送去首级。至此，淄、青等十二州全部平安。
李师道首级送到京师，朝廷命户部侍郎杨于陵为淄青宣抚使，前往青州安抚慰问。
自安史之乱以来，河南、河北三十多个州的藩镇无视中央，自封官吏，不上赋税，已成地方割据势力。至此，该地区藩镇割据的旧格局被打破，不再成为对抗朝廷的主要威胁。
名家回眸
史学家吕思勉说过这样的话：藩镇割据的局面长期存在于唐王朝的统治之下，他们就像蛀虫一样，蚕食着唐王朝这片本就破碎的疆土。唐王朝经过几代皇帝的共同努力才改变了这种状况，但也只打击了一些极其嚣张的藩镇，其他藩镇虽然有所收敛，但也只是起到了治标不治本的作用。