郭子仪和李光弼二人赶到灵武，唐肃宗任命郭子仪为兵部尚书、同中书门下平章事，仍兼朔方节度使。唐肃宗检阅大军，发兵南征，到了彭原。宰相房琯主动请缨讨伐叛军，在陈涛战败，唐军损失大半，唐肃宗只能倚靠朔方军为根基。敌将阿史那从礼又率同罗、仆骨五千骑兵，引诱河曲九府、六胡州部落等数万兵力逼近行在，郭子仪与回纥首领葛逻支联兵进击，斩获数万，牛羊不可胜数，终于平定河曲。
潼关进攻敌将崔乾佑，崔乾佑战败，退保蒲津，此时永乐尉赵复、河东司户参军韩旻、司士徐景及宗室子锋在城中，密谋作为内应，郭子仪进攻蒲津，赵复等人斩断城墙，打开城门。崔乾佑逃往安邑，安邑假意接纳他，崔乾佑的军队进城进到一半的时候，县门发兵，崔乾佑脱身逃走。敌将安守忠守卫永丰仓，子仪遣儿子郭旰与其交战，杀死敌军一万级，而郭旰阵亡，唐军夺取了永丰仓，于是打通了潼关到陕州的道路。
安禄山被儿子安庆绪弑杀，朝廷欲大举进攻，唐肃宗诏郭子仪回凤翔。郭子仪进封司空、关内河东副元帅，令郭子仪率军赶赴京城。在清渠与叛将安守忠交战，唐军失利，部众溃散，把所有武器都丢在了清渠，郭子仪聚集余部，退守武功，到皇帝处请罪，请求降职，于是被降为左仆射，仍兼同平章事，其余职务不变。
郭子仪升任天下兵马副元帅，以兵部尚书、平章事兼朔方、陇右、河西三镇节度使。作为中军副帅，随从广平王、天下兵马大元帅李俶率蕃、汉兵十五万前去收复长安，到了长安城西，驻兵于香积寺北澧水之东。李嗣业为前军，郭子仪为中军，王思礼为后军，叛军十万驻扎在唐军北面，叛军李归仁出来挑战，唐军追击，逼近敌阵。叛军齐攻唐军，唐军退后，被叛军击退，唐军惊乱，叛军争相夺取辎重，李嗣业说：“今日不用自己的身躯引诱敌人，则我军必败。”
于是，脱掉衣服，拿长刀，站立于阵前，大声呼喊着奋战，阻挡他的敌军都被杀死，李嗣业杀死数十敌军，唐军阵形才镇定下来。于是李嗣业率前军各执长刀、如墙推进，所向摧靡。都知兵马使王难得为了救其裨将，被敌军射中眉间，面皮掉下遮住双眼，王难得拔掉箭，扯掉脸皮，血流满面，仍然向前奋击。叛军埋伏骑兵于战场东面，想从后面袭击唐军，被唐军侦察到，朔方左厢兵马使仆固怀恩率回纥军攻击叛军伏兵，全部消灭了敌人伏兵，叛军士气衰落。李嗣业又与回纥军杀到叛军阵后，与正面的唐军一起夹击叛军，从午时打到酉时，唐军斩首叛军六万级，俘虏敌军两万人，还有很多叛军逃跑时掉入沟堑而死，叛军于是大败。叛将张通儒弃城逃往陕州。第二天，唐军进入长安，老百姓夹道欢呼说：“没想到今日又能见到官军！”李俶修整三日后，继续东征。