中和二年（公元882年）十一月，朝廷下诣赦免李克用之罪，让他出兵征讨黄巢，立功赎罪。李克用率领四万沙陀精兵从岚州、石州直趋河中，由于与郑从谠有矛盾，不敢从太原经过，只派了数百人向郑从谠说明情况，郑从谠已收到朝廷的命令也只好放行。李克用带领军队四万人到达河中后，先派遣他的堂弟李克修带五百人马过河试探义军。
当年，李克用的弟弟李克让为躲避义军追捕曾隐藏在南山佛寺，被寺里的僧人杀害，李克让的仆人浑进通就投归了黄巢义军。自从义军一路高歌攻入长安之后，各路唐军都畏惧义军，不敢与之交锋。
现在李克用的军队到来，就轮到义军害怕了，他们都说：“乌鸦军队来到了，应当避开他们的锋芒。”原来李克用的军队将帅身先士卒，士兵个个作战勇敢，不怕死，是当时有名的“敢死军”，由于他们穿衣服都是黑色，所以人们都称他们是乌鸦军队。
黄巢得知李克用到来也很震惊，于是抓获南山佛寺的僧人十余名，派出使者带着诏书及丰厚的贿赂财物，通过浑进通的关系到李克用那里求和。李克用杀掉僧人，为弟弟李克让报仇，又接受黄巢的贿赂财物，将其分给各位将领，而将黄巢的诏书烧掉，把使者打发回去。然后带领大军从夏阳过河，在同州安设军营，准备一举消灭黄巢义军。
首先，李克用派将领李存贞在沙苑打败黄揆，大军进驻沙苑。接着，李克用率军与唐将王处存、王重荣、杨复光等会合。这时，朝廷任命李克用为东北面行营都统，杨复光为东面都统监军使，陈景思为北面都统监军使。
此时，黄巢、尚让等人率领十五万人马屯驻梁田陂。第二天，两军展开激战，从中午一直打到傍晚，义军大败，被俘虏斩杀几万人，横卧在地上的尸体长达三十里，黄巢带领黄揆袭击华州，并占据了华州，王遇逃跑离去。
十天后，李克用率领各路唐军又进军围攻华州，此时，朱全忠带着长子朱友裕也来助战。那时，黄思邺首先让士兵们固守华州，不得主动出城迎战唐军。同时，又让士兵们齐声大骂李克用和朱温两个叛徒。
他们两个人都是性格暴烈之辈，怎么可以忍受得了这种咒骂。李克用命手下人向城上放箭，箭是射出去了不少，但均未射中黄巢的兵士。李克用乃是沙陀人，骑射似乎就是这个民族与生俱来的技能。他所率领的“鸦儿军”个个都是神射手，可这一次却丢了脸。
朱温见李克用的手下连射不中，便回头看了一眼儿子朱友裕。朱友裕发现李克用的士兵之所以射不中那人，是因为角度有问题。他找了一个适宜的角度，取箭，拉弓，一箭而中。两军将士齐声欢呼。
李克用手下猛将多如牛毛，但还是对朱友裕赞赏有加，便赐其良弓百矢。而此时的义军已经士气全无，不到一日，华州便被攻克，黄巢义军只得离城逃走。
黄巢见义军节节败退，粮食也将吃光，便暗中筹谋逃离长安，他派出三万兵马扼守住蓝田这一向南出走的要道，为撤离长安做好准备。同年四月，唐朝各路兵马从四面八方会集京师。李克用与王重荣、王处存率先出战。
黄巢率大军于渭桥迎战，一日三战，连战失利。此时，拓跋思恭、郑畋等唐军也乘机发起攻击，义军大败。于是，李克用命令大军驻扎渭桥，骑兵则布置在渭北，李克用每天夜间都命令将领薛志勤、康君立偷偷进入长安城，焚烧黄巢积聚的财物，斩杀虏获黄巢的人马，然后再退出，使义军大为惊慌恐惧。义军经过顽强争战，却终究不能取胜。
中和三年（公元883年）四月，黄巢放火焚烧宫殿后连夜撤离长安。黄巢扬言进取徐州，实际上却经蓝田关进入了商山（今商县东）。在撤退中，义军把辎重珍货遗弃于道路，官军在长安大肆抢掠之后，又在路上争先拾取财物，不再追击，故黄巢“得整军而去”。
唐军收复长安后，杨复光派遣使臣向唐僖宗报捷，朝中百官都向皇上恭贺。这时，宦官田令孜欲夺取收复长安之功，向皇帝进谗言，奏称王铎讨剿黄巢时间长久而没立功，最后采用宦官杨复光策略，召来沙陀军李克用才击败贼寇，因而罢免了王铎，贬为检校司徒、义成节度使。又任命副都统崔安潜为东都留守，命都监西门思恭为右神策中尉，充任诸道租庸兼催促诸道进军等使。
田令孜还自以为建议唐僖宗出走蜀地、收藏传国宝和各先帝的画像、散发家中资财犒赏官军有功，便指令宰相、藩镇使一同请求为他恩加赏赐，唐僖宗于是任命田令孜为神策十军兼南牙十二卫观军容使。
五月，田令孜为拉拢杨复光，建议朝廷为表扬杨复光的“丰功伟绩”，下诏进封他为开府仪同三司、同华制置使，封弘农郡公，赐号“资忠辉武民国乎难功臣”。同时，为朱玫、李克用、东方逵加封同平章事。将陕州升格为节度，任命王重盈为节度使。又在延州建立保塞军，任命保大行军司马、延州刺史李孝恭为节度使。
当时，李克用年仅28岁，在各位将领中最年轻，可是打败黄巢、收复长安，李克用的功劳实属第一，军队实力也最强大，各位将领对他都很畏惧。
李克用的一只眼睛失明，当时人们都叫他“独眼龙”。他从长安带领军队回到雁门，不久唐僖宗又颁诏，任命李克用为河东节度使，召令郑从谠前往成du六月，杨复光突然得病，死在河中，他一手提拔起来的大小军官，闻听此讯，痛哭流涕，僖宗为了缅怀他的功绩，赠观军容使，谥号忠肃。
最后，僖宗颁诏，留下忠武军等二万人，委派大明宫留守王徽和京畿制置使田从异进行处置，驻守护卫长安。其他各路唐军继续剿杀黄巢义军。
