周德威率主力进攻幽州，派一支偏师扫清了幽州南部据点，如瓦桥关，切断了幽州、沧州之间的联系，阻断了沧州方面的支援。
如今的沧州义昌军节度使是刘守光的儿子刘继威。不得不说，这祖孙三代是一代比一代残暴，一代比一代废物。
史籍记载，刘守光的暴虐昏庸远超其父刘仁恭，而刘继威的荒淫暴虐又超过刘守光。
当桀燕面临着来自河东的巨大军事威胁的时候，刘继威却办了一件极为龌龊的事：闯进沧州军队总指挥（都指挥使）张万进的家中，强行不可描述了张万进妻女。
张万进大怒，于是发动兵变，诛杀刘继威。随后将兵变的始末缘由告诉大将周知裕，二人遂向后梁递交奏章，宣布投降归顺，同时也给河东派去使节，表示归降河东。李存勖立即命周德威入城接管。
周知裕内心忐忑不安，不知张万进的真实意图，于是逃奔后梁。
后梁改义昌军为顺化军，任命张万进为顺化军节度使。然而此时的沧州已被周德威接管，沧州义昌军实际是在河东李存勖的掌控之下。
至此，幽州刘守光失去了唯一的内援——沧州义昌军。只能困守孤城。
幽州城池坚固，周德威请求李存勖增兵援助。李存勖派李存审率领吐谷浑、契苾等部落的骑兵增援。
刘守光派燕地名将——单延珪率一万精锐出城反击。单延珪胸有成竹，说自己一定能活捉周阳五。
上一个敢说自己生擒周德威的，是“陈夜叉”；上一个敢蔑视河东军的燕将是“单无敌”。历史的经验告诉我们，任何胆敢藐视河东军队、藐视周德威的，都将付出惨痛代价。这次也不例外。
两军短兵相接，单延珪手提长枪，直奔周德威，周德威拨转马头，“逃”到一边。
就在单延珪的枪尖儿即将刺中周德威的后背时，周德威忽然向一侧闪身，让过枪头，顺势抡起手中大铁锤。
单延珪应该是听过回马枪的，却没见识过回马锤。今天，他受教了。
单延珪翻身落马，被周德威生擒。
随后，周德威把单延珪押解到燕军阵前示众。燕军随即士气崩盘，四散而逃，周德威趁机发动追击，斩三千余人。
随后，河东军连战连捷，桀燕丢城失地。刘守光最信任的大将元行钦跟河东将领李嗣源接战，八战八负，终因无力抵抗而投降，李嗣源将他认作养子。燕将高行珪、高行周也献城投降。
周德威率主力部队对幽州南门发动猛攻。刘守光派使节给周德威送来书信，请求和解，信中措辞十分卑微，苦苦哀求，乞求宽恕。
周德威冷冷一笑，回复道：“我正在南郊恭候大燕国皇帝表演‘有事于南郊’呢，怎么竟会像一个弱女子一样，楚楚可怜？我是奉命讨伐叛逆，至于和解，抱歉，不关我事！”
刘守光大为恐惧，再派使节苦苦哀求，周德威这才转告李存勖。李存勖派张承业前往幽州，跟周德威商议。
刘守光听说张承业来到前线，立刻看到了一线生机，派人告诉张承业，说自己愿意献城投降。
嘴上说投降，却在晚上借助夜色出击，收复失地，被周德威接连击败，燕军投降的士卒络绎不绝，很快，除幽州城外，桀燕控制下的所有城池全都落入河东之手。幽州成了名副其实的一座孤城。
刘守光再向契丹求援，无果；于是又向河东求和，继续遭到拒绝。
最后，刘守光亲自登上城楼，对周德威喊话道：“等晋王驾到，我就开门下跪迎接。”周德威转告李存勖，李存勖命张承业留守太原，代理军政，自己则赶赴幽州。
李存勖单人独骑，抵达幽州城下，要求刘守光履行献城投降的诺言，并当面折断一副弓，作为信物，“我对这副弓发誓，只要你出来，保你无事！”
穷途末路的刘守光并不甘心就此告别历史舞台，他依旧抱有一丝幻想，要求李存勖现身也不过是缓兵之计。
“改天再说吧。”刘守光退下城楼。幽州城依旧紧闭城门。
刘守光有位心爱的将领，名叫李小喜。李小喜一肚子馊主意，刘守光对他言听计从。当刘守光表示要投降时，李小喜义愤填膺，坚决反对，并发毒誓，誓死保卫刘守光。刘守光大受感动，因此将投降一事暂时搁置。
这位李小喜，当天晚上就偷偷缒城而出，潜入河东大营，“扑通”一声跪倒在地，投降河东，并把城内虚实和盘托出。
潘嘎之交，李小喜实力卖主求荣。
第二天，李存勖调集兵马发动猛攻，一举攻克幽州城，刘守光带着家眷逃脱，一直被软禁在城内的刘仁恭被生擒。