李光弼与郭子仪率军接连大败叛军史思明部，切断了叛军前线与范阳老巢之间的交通线，叛军东进被张巡阻于雍丘，南下又被鲁炅阻于南阳，安禄山腹背受敌，一度打算放弃洛阳，回老巢范阳固守。潼关在哥舒翰的经营下，固若金汤，叛军主力对潼关发起一次又一次的进攻，延续半年之久，都劳而无功，西进长安的目标变得十分渺茫。
哥舒翰乃一代名将，对当前形势看得十分清楚，数次上疏唐玄宗，认为安禄山虽然占据了河北广大地区，但手下尽是蕃将胡人，所到之地烧杀抢掠，百姓决不会归心。如果唐军坚守潼关，叛军久攻不下，一定会军心涣散，众叛亲离，到时趁势出击，大局可定。形势也确实向有利于唐军的方向发展，各地捷报频传，令唐玄宗重新充满了必胜的信心，杨国忠也不停地在一旁煽风点火，要求唐军兵出潼关，与叛军决战，唐玄宗听信杨国忠的谗言，不断派中使催促哥舒翰，哥舒翰再三向皇帝表奏，“安禄山久在军中，精通兵法，有备而来，利在速战。叛军暗藏精锐，以老弱病残引诱我军，肯定有诡计，如果我军轻出，必然落入叛军的圈套，到时悔之不及。”唐玄宗此时已经被冲昏了头脑，听不进哥舒翰的金玉良言，反而严词苛责。
唐玄宗以“贼方无备”为由，催促哥舒翰出关迎敌，使者“项背相望”，给哥舒翰造成极大压力，有了高仙芝、封常清的前车之鉴，哥舒翰当然知道抗命的后果是什么。哥舒翰“恸哭出关”，唐军驻扎于灵宝西原，灵宝南面靠山，北临黄河，中间是一条七十里长的狭窄山道，叛军依山傍水精心布阵，只等唐军闯入伏击区。
决战打响了，王思礼率五万精锐一马当先，庞忠等人率十万大军紧随其后，还有三万人在黄河北岸高处击鼓助攻。叛军故意示弱，队伍不整，唐军果然中计，一路前行，被诱进隘路。山上无数滚木檑石如冰雹般砸下，唐军在隘道上却没有周转余地，死伤枕籍，遭到重创。哥舒翰眼见大势不好，急令毡车在前面开路，叛军早有后手，把数十辆点燃的草车推下山谷，很快烈焰熏天，唐军看不清目标，只知道胡乱放箭，直到日落时分，弩箭用尽，才发现没伤到敌人分毫。此时，叛军统帅崔乾佑命令精锐骑兵从唐军背后杀出，前后夹击，唐军根本发挥不了人多的威力，乱作一团，溃散逃命，掉进黄河淹死的就有几万人，绝望的号叫声惊天动地。黄河边的唐军争相挤上运粮船，由于超载，几百艘运粮船最后都沉入了黄河河底。剩余的唐军把军械捆绑在一起，以枪当桨，划向黄河对岸，最终上岸的士兵仅有十分之一二。潼关城外挖有三条堑壕，均宽二丈，深一丈，逃回的唐军坠落其中，很快就填满深沟，后面的人踏着他们的身体，才跑回潼关，哥舒翰清点人数，二十万大军，仅仅剩下八千人。叛军潜锋蓄锐，引诱唐军弃险出战，决战之际，又假装不敌，引诱唐军进入埋伏圈，使哥舒翰遭到平生未有的失败，他常胜将军的声名，也因此付诸东流。
哥舒翰收拾残兵败将，重新守住关口，想继续与叛军周旋，叛军稍事休整，就向唐军直扑过来。哥舒翰提拔起来的蕃将火拔归仁等人眼见大势已去，打定主意，劫持了哥舒翰，将哥舒翰的双脚绑在马腹上，连同其他不肯投降的将领，一起押往东去。这时，叛军将领田乾真赶到，火拔归仁就投降了他，几十名唐军将领被送往洛阳，潼关失陷了，长安岌岌可危，安禄山见到哥舒翰后，得意洋洋，“你过去一直看不起我，如今怎么样？”哥舒翰此时却完全没有了英雄胆色，居然跪在安禄山面前，伏地谢罪，“肉眼不识陛下，以至于此。陛下是拨乱之主，天命所归。李光弼在土门，来瑱在河南，鲁炅在南阳，我为陛下招降他们，可一举平定这三方唐军。”安禄山大喜，马上将哥舒翰封为司空，又命人将火拔归仁拖下去斩首示众，以此向哥舒翰示好。哥舒翰昔日手下诸将接到书信后，都复书责骂他不为国家死节，有失国家大臣的体面，安禄山大失所望，就把哥舒翰囚禁在禁苑之中。
灵宝之战使战场形势急转而下，唐玄宗带着杨贵妃姐妹，还有自己的皇子、皇孙，加上官员和禁军数千人，仓皇逃往蜀地。队伍行至马嵬驿时，禁军将士终于忍无可忍，杀掉了杨国忠及其党羽，又迫使唐玄宗赐死了杨贵妃，皇太子李亨在众人的拥戴下，来到朔方，指挥抗敌，李亨在灵武登基，是为唐肃宗，唐玄宗被遥奉为太上皇。
安禄山被儿子安庆绪杀害，安庆绪在洛阳自称皇帝，唐军集结几十万兵力，加上数千勇猛善战的回纥骑兵，采用梯次配置、两面夹击的战术，接连收复了长安和洛阳，安庆绪大败之后，逃往邺城固守，临行前，将哥舒翰等三十余名被俘唐将全部杀害，哥舒翰一代名将，死得如此窝囊，唐朝廷没有忘记哥舒翰以往开疆拓土的功劳，追赠太尉，谥号“武愍”。
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