裘甫起义虽然失败了，但人民仍然是“冻无衣，饥无食，病不得医，死不得葬，哀号于道路，逃窜于山泽，夫妻不相活，父子不相救”。阶级矛盾依然很尖锐。
唐朝末年，不仅中原各地社会矛盾尖锐，而且边区问题也很严重。唐懿宗初年，南诏奴隶主贵族骚扰边境，“一破黔州，四盗西川”。唐军屡次失败，朝廷无计可施。
咸通三年（862），唐政府在徐州召募3 000人镇守安南，并800人戍守桂林（今广西柳州南），最初约定三年为期限。但是，桂林戍卒已驻守六年，徐州刺史仍然不许他们回乡。咸通九年（868）七月，牙官许佶、赵可立、王幼诚等率领桂林戍卒起义，杀都将王仲甫。又推举粮料官庞勋，带领戍卒，经江南西道，沿长江东下，过浙江白沙，又沿浊河进入淮南，然后北上，返回徐州。
咸通四、五年以后，徐泗地方连年灾荒，赋役繁重，因此徐泗百姓“人人思乱”。当庞勋起义的队伍经过这里的时候，流民纷纷参加起义。
咸通九年（868）十月，这支农民军进驻符离（今安徽宿县北），大败唐军乔翔于濉水。十月三十日，农民军占领了宿州（今安徽宿县）。
徐泗观察使崔彦曾，以都虞侯元密为将，带领3 000人包围宿州，准备一举消灭庞勋起义。这时农民军连夜撤离宿州，元密跟踪追击，途中遭了伏击，唐将元密被射死，士卒死者1 000余人。剩下残兵数百，全部投降。庞勋乘胜率众北度濉水，攻陷彭城，观察使崔彦曾被俘，其部将尹勘、杜璋、徐行俭等都被农民军枭首示众。当天，彭城内外参加起义者就有1万余人。
庞勋取得徐州以后，建立了农民革命政权，自称天下都知兵马使，以许佶为都虞侯，赵可立为游奕使，原桂林戍卒都当了各级头领。庞勋乘胜向周围地区扩大阵地，分派副将刘行及领1 000余人进攻濠州（今安徽凤阳县东），李固率2 000人进攻泗州，梁丕领千余人围攻宿州。这年十一月末，唐军接连败北。于是金乡（今山东金乡）、砀山（今江苏砀山）、鱼台（今山东济宁）等十余县农民，“斩官吏，出金帛”，纷纷参加起义。
十二月，农民军又大败唐将李湘，占领了都梁城（今安徽盱眙县南）。接着便南下舒（今安徽庐江）、庐（今合肥市），北攻沂州（今山东临沂县），连破下蔡（今安徽凤台）、巢县（今安徽省巢县）、滁州（今安徽滁县）等地，斩刺史高锡望。同时又西攻宋州（今河南商丘），占领滕（今山东滕县）、丰（今山东丰县）等十余城。到了咸通九年（868），长江以北，汴州以东，纵横千里之处，都在庞勋义军控制之下。
由于农民军所控制的区域正是江淮漕运的中心，也就是朝廷的生命线，因此庞勋起义的胜利，使首都大震，举朝惶恐。唐懿宗急忙调兵遣将，组成三路大军。当时任右金吾大将军康承训为义成军节度使，令神武大将军王晏权为徐州北面行营招讨使，以羽林将戴可师为徐州南面行营招讨使，率领各镇及沙陀、吐蕃兵共20余万，从西、南、北三个方向围剿农民军。
这年十二月，南路军戴可师率三万唐军进逼淮南，十三日进攻都梁城。这个城西南临水，其他三面都被唐军包围。当天夜里，农民军从水路撤离都梁。第二天，唐军进城扑空。这天大雾濛濛，农民军大将王弘立引义军数万，以迅雷不及掩耳之势反攻都梁，唐军大败，死伤两万余人。“亡器械、资粮、车马以万计”。戴可师当场被杀，传首徐州。朝廷派遣的南路大军，就这样失败了。
王晏权率领的北路军，也接连败退，溃不成军。西路的康承训部，由于多次败北，不敢恋战，退屯宋州。
农民军打垮了20万唐军以后，威震朝廷。从此江淮漕运断绝，“上自九庙，下及十军，皆无以供给。”在这大好时机下，假若庞勋能指挥几十万农民军挺进中原直捣长安，唐朝的腐败统治者是可能被推翻的。可惜庞勋被胜利冲昏了头脑，唐代越窑青瓷莲花碗自以为“无敌于天下”，于是息兵卸甲，只等待朝廷加官晋爵。为此，农民军将领周重批评庞勋说：“骄满安逸，断难成事。得亦必失，成亦必败，况未得未成。”但庞勋拒不接受正确意见。唐政府利用这个机会，“收散卒，修守备”，准备新的围剿。
咸通十年（869）正月，唐政府撤了王晏权的职，任命右威卫大将军马举为徐州南面招讨使，调泰宁节度使曹翔为徐州北面招讨使，敕令河北各镇节度使，派兵协助康承训，共同镇压庞勋起义。当时魏博节度使何全皞派部将薛尤领13万余人进驻丰、萧一带（今江苏萧县），以便配合曹翔的部队互为犄角。主帅康承训召集各道兵马共7万余人，从宋州出柳子镇（今安徽宿县西），连营30余里。
当时农民军分驻淮北各地，大本营所在地徐州只剩几千人防守。庞勋发现唐军进逼徐州，感到形势不利，急忙在当地募民当兵，但百姓不愿应募，很多人藏入地窖。这种情况使庞勋非常焦急，不得已把外地农民军调到徐州一部分，以护卫徐州。但是，这样做的结果，不仅削弱其他地方的防务，而且影响了外地农民军的斗志。
正在这个时候，唐军却利用农民军调动之机，发起攻击。在徐州以北，魏博镇军抢占了丰县，赶走农民军领袖孟敬文。同时，寿州方面的农民军，也被袭击。
咸通十年二月，义军大将王弘立引兵渡濉水，夜袭鹿塘寨，被大队沙陀骑兵突击，不幸3万义军几乎全军覆没，大将王弘立仅以身免。
这年六月，康承训进攻柳子镇，一月之间与农民军姚周大小数十战。后来姚周支持不住，弃寨逃走。
至于徐州方面，从庞勋占领这个战略要地以后，一直把原来徐泗观察使控制在自己手里，给自己留一条后路。但是，上述一连串事件表明，唐政府已决心消灭庞勋起义，妥协是不可能的。直到此时，庞勋才清醒过来，于是下令杀了崔彦曾、温庭皓等，并截断唐将李湘、郭厚本的手足，送给康承训，表示与唐军血战到底的决心。
处理完战俘以后，令全城男丁在球场集合，如有隐藏逃脱，罪至灭族。当时城里百姓被迫齐集球场，庞勋从中选壮丁3万余名，编入农民军。
扩军以后，庞勋自称天册将军，授他父亲庞举直为大司马，和许佶共同防守徐州。
由于唐军一再围攻丰县（今江苏丰县），庞勋亲自引兵乘夜前往，潜入城里。唐魏博镇兵在丰县城外分为五寨，其中离城较近的有几千人。庞勋首先围攻部分敌军，并且伏兵要路打援。结果，唐军的援兵果然遭到伏击，消灭两千余人，其余纷纷溃逃。其他各寨听说庞勋亲临前线，也都败走。
这次局部胜利并不能扭转整个战局，农民军在以后的战斗中，遭到一系列挫败。
庞勋留丰县数日，准备西击康承训。这时有人建议：“现在天气炎热，蚕麦将熟，不如暂时休兵积粮，秋后大举。”也有人建议：“将军出师仅有几天，就打败魏博7万兵，使康承训大为震恐，如果乘胜出击，一定能获全胜。”庞勋的父亲也来劝他出击，于是决定夺回战略要地柳子镇。五月二十九日，开始进军。不料，这时混入农民军里的淮南败兵到康承训那里去告密了。唐军得知情况后，抓紧时间秣马整军，设伏待战。襄城农民军首先发现伏兵，立即退走。等庞勋引兵到达前线，农民军的先锋业已败退，唐军正在追击。结果农民军死伤数万，最后只有3 000人还徐州。
庞勋刚到徐州，围攻泗州的吴迥也归来了，报告农民军战败和王弘立牺牲的消息。
六月，唐政府一方面向前线增兵，一方面对农民军开展政治攻势，加紧了诱降活动。这时，不少地方农民军动摇，出现了瓦解现象。特别是那些后期参加起义的人，战斗力薄弱，革命意志不坚，一碰到唐军，不是“自溃”便是投降，这其中就有郑镒、李衮、朱玖、李金裕等人。
七月初，下邳（今江苏邳县）、丰县、襄城（今河南襄城）、定远（今安徽定远）、蕲县（今安徽宿县）、锺离（今安徽凤阳）等地，接连失守。七月末，康承训督众包围宿州。宿州农民军首领原来是唐降官张玄稔，他的部将张实、张儒分遣数万农民军出城列寨，倚水自固。当时张实派人给庞勋送信说：“目前唐军集中兵力进攻宿州，淮西空虚，建议天册将军采取围魏救赵之计，出兵宋、亳，猛攻敌军后方，届时敌军必能从宿州外围撤退，支援淮西。这时将军便可以设伏于要冲，给敌人迎头痛击。到那时候，我们也能出城追击，前后夹攻，定可破敌。”庞勋看到张实的建议以后，便依计进攻宋、亳，同时给张实回信，要他也出兵西进。
这时宿州方面的唐军正加紧攻城，他们放火烧寨，张实无法抵抗，退保外城。唐军前线主帅康承训督军猛扑，但城上箭如飞蝗，射死唐军数千人，迫使他们退却。经过反复较量，康承训认识到，单纯靠武力很难攻克宿州。于是他又使用诱降之计，但张实毫不动摇。宿州主将张玄稔却现了原形，他召集亲党数十人，密谋叛变。于是派其心腹张皋秘密与康承训勾结，约期杀掉张实、张儒，愿为内应。康承训大喜，厚待了张皋，并令他返报如约。张玄稔夜间派人杀了张实和张儒，带3万余人投降。不仅如此，张玄稔还给唐军出谋划策，骗进符离，进围徐州。徐州城内的旧官吏路审中偷开城门，唐军蜂拥而入，进行了惨绝人寰的大屠杀。
这年九月，庞勋攻下宋州南城，北城垂手可得。但是由于张玄稔的叛变，使康承训得以抽身支援宋州。这时庞勋为了避免和唐军主力接触，被迫引兵东走徐州。刚走到蕲水，叛徒李衮把桥拆断，拒绝庞勋进城。后面，康承训率大军赶到。农民军人饥马乏，疲惫不堪，处境非常困难。虽然如此，英勇的农民军仍与超过自己三倍的敌人奋力死战，终因寡不敌众，死伤二万余人，最后，庞勋壮烈牺牲。
庞勋牺牲后，吴迥仍然坚守濠州，不肯投降，敌将马举屡攻不下。从夏到秋，城中食尽，吴迥等被迫突围，与数十倍的敌兵搏斗，结果也都英勇牺牲。庞勋领导的起义，至此失败。
裘甫、庞勋起义虽然失败了，但却为黄巢所领导的农民大起义揭开了序幕。
