宪宗大喜，诏令裴度以宰相身份兼任淮西节度使、淮西宣慰招讨处置使，取代韩弘统一指挥征讨行动。
裴度奏请由刑部侍郎马总、右庶子韩愈作为他的副使和行军司马，这两人都曾长期供职于藩镇幕府，以见识渊博，行事干练着称。
八月初三，裴度一行从长安出发，宪宗亲往通化门送行，裴度慨然道：“我若灭贼，归朝有期；贼若未尽，誓不回还！”宪宗为之泪下。
淮西军得到消息，出动七百精骑在襄城（河南许昌襄城县）以南截击，被唐将曹华击退，保护着裴度顺利抵达郾城。
裴度将前敌指挥所设于郾城（河南漯河），正式行使指挥!
之前，参战各藩镇都派有宦官监军，作战行动不取决于主将。这帮宦官在军中颐指气使，打胜了抢先报捷，打败了则委过于将领，让将领很难有效行使指挥。裴度一到，就奏请撤回全部监军，将领们拥有了独立指挥权，在战斗中开始多有斩获。
为了保证裴度不受朝中权贵干扰，宪宗还将提议停战的李逢吉外调外东川节度使。
几经调整，一个以裴度为主，南有李愬、北有李光颜的最佳组合发力了！
九月二十八日，李愬下令夺取文城栅以东要点吴房（河南遂平城关）。
众将认为这个日子不吉利——农历九月寒露之后第二十七天为“往亡日”，诸事不宜——请求调整进攻时间。
李愬说：“咱们兵力薄弱，不能和他们硬拼，应当出其不意。叛贼当然也知今天不吉，这时去打才能取胜。”
于是战斗如期发起，形势一如李愬所料，叛军毫无防备，唐军很快攻克外城，斩首千余级，叛军慌忙退入内城死守，不敢出战。
李愬亲自到城下引诱，叛将孙献忠带着五百骑兵掩杀而至。李愬部众大惊，扭头想跑。李愬悠然下马，坐在胡床上说：“有敢退后者，斩！”
众人只得回身力战，激战中孙献忠被斩落马下，叛军仓皇退入城内。众人劝李愬乘胜夺下内城，李愬笑笑说：“这个没在我计划之内！”遂班师返回。
李愬与李佑、李忠义分析敌情，李佑说：“蔡州精兵全被吴元济调往洄曲阻击李光颜，城内都是些老弱病残，我们大可趁虚而入。等到敌军主力发觉，吴元济早被我们所擒。”李愬深以为然，当即采纳。
十月初八，李愬将拟定好的作战方案密呈裴度，裴度欣然允准！
十月十五日，偷袭蔡州的行动正式展开！
马步都虞侯史旻负责留守文城栅，李佑、李忠义率三千突将为前军，李愬与监军带三千人为中军，将领田进诚率三千人殿后。
出于保密起见，李愬事先没透露任何消息。以至军队出发竟不知要向哪里行进，李愬下令：“只管往东走！”
行进了六十多里，唐军于傍晚时分到达张柴村。驻防在此的淮西军束手就擒，李愬下令将他们全部杀掉，留下五百人镇守营垒，继续前行。
众将又问去哪里，李愬淡然道：“进蔡州，活捉吴元济！”监军宦官竟吓哭了，但事已至此想回也回不去，只得流泪抱怨：“果然中了李佑的奸计！”
走着走着突然刮起了暴风雪，大风吹折了将士手中的旌旗，路边不时能看到冻僵的人、马。
天色愈发晦暗，从张柴村到蔡州一直被淮西所控制，数十年来从未有人走过。加上如此大的风雪，众人都以为必死无疑，但因畏惧李愬权威，没人敢于抗命。
夜半时分，雪下的更大，众人顶风冒雪艰难行进了七十多里，终于看到蔡州城的轮廓。
李愬发现附近有个落满野鸭的大湖，便让士卒投掷石块惊起群鸭，用以遮掩行军声音。
十六日凌晨，全军赶至蔡州城下！
自贞元年间吴少诚与朝廷对抗以来，唐军已有三十多年没有踏入蔡州境内，加上风大雪急，城中根本没做任何防备。
打头阵的李佑、李忠义，带着十来名突将，用锄头在城墙上凿出坎洞，徒手攀爬而上，杀光了熟睡的守军，只留下打更人照常打更，打开城门放众人进城。
唐军进入内城，仍未被发觉。此时已近五时，鸡鸣雪止！
李愬率众抵近淮西军帅府，有人叫醒仍在沉睡的吴元济，告诉他唐军来了。吴元济睡眼惺忪的说：“什么唐军，不过是一帮盗匪，等天亮了老子就将他们杀掉！”
又有家人上报：“城池让人攻破啦！”
吴元济道：“这一定是洄曲将士在向我催要冬季衣物。”
话一说完，突然感觉不对，他彻底清醒过来，急忙披上衣服跑到正堂，竖耳倾听外面动静。
只听有人高喊：“常侍有令”，近万人齐答“诺！”
吴元济这才害怕起来，自言自语道：“什么常侍，居然能到这里！”匆忙组织亲信登城防守。
李愬派李进诚攻打牙城，毁掉外门，夺占甲库。
十七日，唐军火烧牙城南门。城中居民抱着柴薪过来帮忙，城墙上落满了唐军所射箭矢。临近傍晚，南门被唐军撞开，吴元济见大势已去，放弃抵抗站在城墙上示意投降，李进诚让人取来木梯把他接下俘获。
十八日，李愬将吴元济装入槛车押送京师，并上报裴度。当天，申（河南信阳）、光（河南潢川）二州，以及淮西所属各栅、镇守军，约两万余人相继来降。
洄曲守将董重质家人住在蔡州，李愬亲自前往董家安抚，并令董重质之子董传道携他手书到洄曲晓谕，董重质感动之余，单骑前往蔡州请降，其部众由李光颜前往接管。
吴元济被擒，李愬在蔡州城内没有滥杀一人，凡是吴元济所属官吏、兵士、杂役，全让他们各复其职、各安其位，李愬则驻扎在演兵场静候裴度。
二十四日，裴度的副使马总先行抵达。
二十五日，裴度统帅万余大军，手持朝廷颁发的淮西军旗抵达蔡州。
李愬全副武装带领城内守军，在道路左侧列队跪拜。
裴度因与李愬同朝为官，又职务相近，不愿受此大礼。李愬悄声说：“蔡州军民数十年不识朝廷礼数，冥顽叛逆，希望您受我此礼，让他们得知天朝尊严！”
裴度在李愬陪同下巡视全城，代表朝廷正式接管了淮西三州。
作为宰相的他深谙为政抚民之道，他上报朝廷，免去淮西各州县两年赋税；官军有阵亡的，保障家人衣粮五年；战伤残疾的，终身供应。又在马总、韩愈协助下，整肃吏治，改变陃习，淮西很快平静下来，百姓安居乐业。
李愬整军返回文城栅，众将围着李愬询问此仗得失。有人问：“将军您在朗山失利但并不忧虑，夺占吴房外城而不乘胜攻取内城，顶风冒雪却不停止前行，孤军深入又毫不畏惧。对于这些事，我们都不是很理解，您能解释一下吗？”
李愬笑笑，道：“朗山失利，让叛军轻视我们，不再严密设防，对下步行动有利！”
“吴房取胜，如果乘胜夺占内城，叛军只能逃往蔡州，与蔡州守军合并；不攻，则可以分散他们的兵力。”
“在风雪天里行动，可以隐藏我军行踪，达到出其不意的效果。而孤军深入敌境，人人心存赴死之念，战斗力势必倍增。”
“眼光长远才不至被蝇头小利所诱惑，筹谋大事就不能陷入琐碎事务纠结不清。如果取得点成绩便沾沾自喜，受到些挫折就忧虑难安，那还打的什么仗、立的哪家功呢！”
众人恍然大悟，心悦诚服！
李愬严于律己、厚于待人，知人善任、用而不疑，见事可行、当机能断，在争取人心、瓦解敌军上做得非常成功，淮西众多降将受到他的信任提拔，不仅在袭取蔡州中发挥了巨大作用，事后还都成了大唐可用之才。
十一月，宪宗亲临兴安门受俘，将吴元济斩于独柳树下，献祭宗庙。
李愬因功升任山南东道节度使，获封梁国公。
韩弘、李光颜、乌重胤也各有封赏。
裴度回朝重任宰相，获封晋国公。
马总升任淮西节度使。
降将李佑升任神武将军。
董重质是吴元济心腹，屡败官军，宪宗本想杀了他，经李愬力保，贬为春州司户。后因表现出色，重获起用，与李佑一同成为镇守一方的名将。
德宗年间，淮西民众受到时任节度使李希烈、吴少诚的暴政所胁，不敢轻易反抗。等到老一辈故去，新一代成长起来，便对这种悖逆状况习以为常，竟不知在淮西之外还有朝廷存在。
吴少诚对所属将领不加约束，在与朝廷历次作战中，听任他们自由发挥，反倒让将领的能力充分释放，屡败唐军。
贞元年间，淮西军在溵水击败唐军主帅韩全义，缴获了他与朝中权贵的来往信件。吴少诚把这些东西捆成一束拿给众人：“这都是公卿大臣拜托韩全义的信，说什么攻破蔡州以后，别忘了给他们物色一名将士妻女作奴婢。”
这句扎心的话，让淮西将士倍感愤怒，这才效忠于吴氏，拼着命与大唐对抗。虽然居住在中原，但他们粗犷暴戾的风俗，比起远方蛮夷有过之而无不及。以区区三州之地，对抗天下雄兵，历时四年方被攻下。
桀骜不驯的淮西军被大唐征服，有力震慑了骄横跋扈的强藩。
宪宗完成了祖父德宗的未竟之业，高兴之余仍未满足，他的心底还深埋着一根刺，那就是在征讨吴元济期间，派人焚毁河阴转运院、暗杀宰相武元衡的淄青节度使李师道！
此人不除，天理难容！
