平息了内部的叛乱后，李存勖马上开始整饬军纪，操练兵马，提升晋军的战斗力。紧接着，他又把目光转向外患。这场外患还要从一年多前说起。当时，朱温攻打幽州刘仁恭，刘仁恭向李克用求援。李克用派出大将李嗣昭攻打潞州，引朱温回援。潞州是连接晋和梁的重要通道，梁军在这里屯有重兵，本不那么容易攻破。但是潞州守将丁会是一个很正直的人，他不满朱温杀害唐昭宗的行为，没怎么抵抗就举城投降了。朱温知道后勃然大怒，正式称帝后，他便马上派康怀英率领大军攻打潞州。梁军攻势凶猛，人多势众。多亏李嗣昭率军誓死抵抗，这才勉强守住了城池。康怀英又在城外筑起夹寨，将潞州重重包围，要把李嗣昭他们困死。李克用派大将周德威率举国之兵前去救援，但始终攻不进梁军的夹寨。就这样，李嗣昭被梁军困在城内动弹不得，梁军又无法攻破潞州的城池，周德威又被拦在外边杀不进去。双方一直这样僵持着，直到李克用去世也没分出胜负来。

李存勖继位后，首先把周德威召回晋阳，稍做休整。梁军见周德威已经被召回，又得知了李克用的死讯，觉得攻破潞州指日可待，于是便放松了警惕。李存勖深知潞州的重要性，他召集诸将，决定再次前往潞州救援。接着，李存勖亲率大军从晋阳出发，四月底到达潞州城外。五月一日一早，大雾弥漫。李存勖趁机兵分三路，由李嗣源攻打夹寨东北角，周德威攻打夹寨西北角，李存璋则负责焚烧梁军营房。梁军防备松懈，根本没想到晋军来得这么快、这么猛。遭到袭击之后慌忙迎战，手忙脚乱。晋军在李存勖的率领下斗志昂扬，气势如虹，杀声震天，很快就攻破了城外的夹寨。梁军见状赶忙撤退，军心大乱，溃不成军，被斩杀者不计其数，丢下的粮草兵械堆积如山。这一战，晋军取得了辉煌的胜利，不仅解了潞州之围，而且扭转了晋军在作战中一直以来的颓势，更证明了李存勖这个后生惊人的军事才能。朱温接到战报后，又悲愤又感慨地说：“生子当如李亚子啊！和他比起来，我的儿子简直就是猪狗罢了。天不亡晋啊！”

李存勖亲率大军从晋阳出发，四月底到达潞州城外。

李存勖返回晋阳，开始大规模地训练军队，整饬朝纲，并下令招贤纳才。(www.daowen.com)

解了潞州之围后，李存勖返回晋阳，开始大规模地训练军队，整饬朝纲，并下令招贤纳才，减轻赋税，与民休息。通过这些富国强兵的措施，晋国的国力得到提升。公元909年，河北大乱。朱温派兵攻打赵王王镕，企图吞并赵地，并且很快占领了王镕治下的两个州。王镕又恨又气，与朱温决裂。他明白单凭一己之力是无法和朱温抗衡的，于是便派人向李存勖求援。李存勖敏锐地察觉到这是一个战机，如果能打赢，将会彻底扭转晋军的颓势，夺回战争主动权，并且将势力范围推进到河北地区。他不顾一些将领的反对，毅然决定率领三军亲征河北！这一次，他同样取得了辉煌的胜利，斩杀敌军两万余人，缴获战马三千多匹，一时声震天下。晋军的势力范围重回河北，彻底摆脱了和梁军作战的不利局面。

紧接着，李存勖打败刘守光，吞并幽州，接管魏博，取得魏州大捷；解决边患，两次击退契丹数万大军，虽连失爱将，但平定了镇州之乱。这十几年来，李存勖取得了一场又一场的胜利，为自己赢得了极大的声誉。龙德三年（923）四月，李存勖正式称帝，改元同光，国号大唐，后世称之为后唐。他任命百官，追封先祖，并下令大赦天下。紧接着，李存勖亲自率兵大举攻梁，双方展开最终的决战。梁末帝任命王彦章为主将，段凝为副将，去前线抵御李存勖的进攻。两军在杨刘附近展开血战，均损失惨重。关键时刻，梁末帝听信谗言，罢免了王彦章的兵权，任段凝为主将。段凝为人懦弱，不敢主动进攻。李存勖剑走偏锋，绕开梁军主力，率轻骑日夜兼程，奇袭汴梁，很快就攻下了汴梁城。梁末帝走投无路，自杀身亡。至此，建国十七年的后梁灭亡了。