朱温的归降，使得唐军力量大增，加大了黄巢集团的军事压力。十二月，沙陀首领李克用率军四万人自河中渡河，兵至关中同州。僖宗逃到成都后，手中兵马匮乏，于是又想起了这个曾经帮助李唐王朝多次的李国昌父子。僖宗下诏起用李克用，任他为雁门节度使，率本部兵马出征黄巢。之后，李克用从镇压黄巢开始发迹，依仗其军事实力，成为唐末政治舞台上风云人物之一。
李克用即后唐建立者李存的父亲，后唐的建国基础就是在李克用时期奠定的。
中和三年（883年）初，李克用率领一支四万余人的部队来到关中，他的军队是从边境各族中召集来的骁勇善战之士。由于李克用的军队都穿黑色甲衣，因此被称为“鸦军”，黄巢对这支鸦军是十分畏惧的，黄巢认为“鸦军至矣，当避其锋。”可见李克用有多么厉害！
李克用移军沙苑，黄巢派出十五万人的大军压向李克用。中和三年（883年）二月双方在梁田陂遭遇，结果起义军失利，“俘斩数万，伏尸三十里”，李克用还将农民军头颅斩下，“敛为京观”。黄巢在屡遭失败之后，在东西两面受敌的情况下，李克用又不断派人潜入长安在暗中捣乱。史载“克用每夜令其将薛志勤、康君立潜入长安，燔积聚，斩虏而还，贼中大惊”。黄巢开始感到形势不利，遂发兵三万人占领了通过山岭去蓝田的道路，准备逃跑路线。中和三年（883）四月，黄巢与李克用等唐军在长安激战以后，终因力量不敌唐军而撤出长安。
李克用率军自光泰门进入长安城，没有来得及逃跑的农民军纷纷投降李克用，但是，李克用的军队和以前进入长安的军队一样，进城之后，烧杀抢掠，“无异于贼”，让这个劫后仅存的“长安室屋及民所存无几”，长安城又一次遭到了浩劫。
黄巢的军队经蓝田、商州向东而去，由于仓皇出逃，农民军“多遗珍宝于路”。后面追赶的唐军都争相抢夺这些“珍宝”，哪里有空追击黄巢呢，“贼遂逸去”。五月，黄巢派大将孟楷进攻蔡州，进攻一开始，蔡州节度使秦宗权立即投降，与黄巢合流。黄巢的下一个目标是陈州，它位于河南中心。陈州刺史赵早就招兵买马，储备粮草，构筑工事，培城疏堑，把方圆六十里之内的老百姓强行迁到城里。五月，孟楷挥兵项城攻取陈州。赵十分狡猾，先示以弱，待孟楷轻敌无备，乘机袭击，孟楷被杀。
孟楷是黄巢的爱将，义军的重要首领。黄巢闻讯十分震怒，亲率全军屯于激水，誓为孟楷报仇。黄巢准备持久作战。由于军粮短缺，黄巢命人劫掠百姓，由于百姓都迁入了城中，他们就掠人为食，真是令人发指的行径！十二月，赵遣人突围，大齐军损兵两千余人。
中和四年五月，黄巢向大梁转进，朱全忠向李克用求援，在中牟北一战，起义军战败，尚让向时溥投降。黄巢余众不足千人，东向兖州。六月，黄巢与少数义军到狼虎谷（今山东莱芜西南），自感势单力薄，难有东山再起的可能，遂战死。
但是，历史上关于黄巢失败后的结局还有不同的说法。一种是正史上的记载，有被杀和自杀两种，前者见于《旧唐书·黄巢传》：“黄巢入泰山，徐帅时溥遣将张友与尚让之众掩捕之。至狼虎谷，巢将林言斩巢及二弟邺、揆等七人首并妻子皆送徐州”。司马光编写的《资治通鉴》也取此说法。后一种说法见于《新唐书·黄巢传》：“巢计蹙，谓林言曰：‘汝取吾首献天子，可得富贵，毋为他人利。’言，巢甥也，不忍，巢乃自刎。”另一种是当时民间传说以及好几种笔记的叙述，都认为黄巢失败后并没有死，而是遁入空门削发为僧。例如陶谷的《五代乱离记》说：“黄巢遁免，后祝发为浮屠，有诗云：
‘犹记当年草上飞，铁衣着尽着僧衣。天津桥上无人问，独倚危栏看落晖。’”
又如邵博的《河南邵氏闻见后录》说：“唐史中和四年六月，时溥以黄巢首上行在者，伪也。东西两都父老相传，黄巢实不死，其为尚让所急，陷泰山狼虎谷，乃自髡为僧得脱，往投河南尹张全义，故巢党也。各不敢识，但作南禅寺以舍之。”邵博还谈到，他曾多次至南禅寺游览，见壁上画有黄巢服僧衣之像。至于真象如何，此为千古疑案，无从考证了。但是可以肯定的是黄巢在狼虎谷的失利已经宣告了大齐政权的破产。黄巢余部没过多久全被镇压。
此时的唐朝政权已是风烛残年的病人，实际上成了藩镇手中的傀儡。这些割据势力都是各擅兵赋，俨然独立朝廷，并且不断相互征伐，唐廷根本不能节制。朝廷控制的地区不过河西、山南、剑南、岭南西道数十州而已。
光启元年（885年）正月僖宗自蜀地启程，三月重返长安。
长安数年惊魂还没有来得及稳定，便又遭遇了新的变故。
僖宗宠信的宦官田令孜因企图从河中节度使王重荣手中夺得池盐之利而与之交恶，田令孜便联合宁节度使朱玫和凤翔节度使李昌符向王重荣开战。
王重荣求救于李克用，二人联手大败朱玫和李昌符。事变后朱玫、李昌符都倒向李克用。后来二人又以诛杀田令孜，清君侧的口号进逼长安。田令孜哪里是这二人的对手，他以为手里抓住皇帝就可以为所欲为，可是他落后了，时代不同了，僖宗就是一个摆设。田令孜的神策军溃散，无奈之下，他只好再次带领僖宗于光启元年十二月从开远门逃亡到凤翔（今陕西宝鸡）。僖宗在不到十年的工夫里两次出逃，在唐帝国的历史上是头一遭了，帝都长安再次面临威胁。而这次诸道兵马进入长安，再一次洗劫了这座帝王之都，宫室坊火焚者十之六七。
长安城遭受抢掠剽剥之后，僵冻而死的百姓横尸满地，惨不忍睹。此时，各地节度使对宦官田令孜的专权十分不满，把打击的矛头对准了田令孜。朱玫本想劫持僖宗，因田令孜挟持僖宗从大散关逃到兴元（今汉中）而没有成功，就将因病没有跑掉的襄王李挟持到长安立为傀儡皇帝，改元“建贞”。
僖宗被尊为“太上元皇圣帝”，实际上就是太上皇。一些官员奉襄王李逃奔河中，王重荣假装迎奉，将襄王李抓住杀死，并把他的首级函送行在，即僖宗所在的兴元。
长安襄王李事变平息后，不少官员遭到杀戮，田令孜被贬斥，失势后的田令孜让位给另一位宦官杨复恭。此时的僖宗也打算重回长安了。光启三年（887年）三月返京的队伍刚刚到达凤翔，节度使李昌符就以等待长安宫室修缮完工为名强行滞留。到了六月，天威军与李昌符发生殴斗，李昌符烧了僖宗行宫，天威军与李昌符的军队展开激战，李昌符兵败出逃陇州，僖宗命扈驾都将李茂贞追击。七月，李昌符被斩。
光启四年二月，病中的僖宗终于又一次回到长安，在拜谒太庙以后，举行大赦，改元“文德”。三月三日，僖宗得“暴疾”。三月六日，唐帝国历史上最年轻的皇帝在享尽了富贵也饱尝了颠沛流离之苦后离开了人世，终年二十七岁。幸运的是，他虽然是几度逃离长安，却是在长安宫中的武德殿驾崩的。僖宗在位的这十四年，是帝国灾难深重的十四年，也是李家天下开始崩溃的时代。环顾唐僖宗的一生，他并没有太大的才干，但也并不是桀纣那样的暴君，只是他不幸地生在了这个大唐天下陷入绝境的时代。天不假寿，也许是件幸事，因为地下的僖宗应该知道，祖宗基业没有在他手上结束，还算是他的造化。接下来的继任者，就不会再有这样的好运气了。
此后，僖宗的弟弟寿王李杰在杨复恭的拥立下即位，改名“晔”，时年二十二岁。这就是历史上的“昭宗”。虽然民变被平定，皇帝回都城，但朝廷内部的宦祸仍未结束。昭宗即位后，与宰相崔胤等共谋除去宦官，招朱全忠作为外援。朱全忠带兵入长安，尽杀宫中宦官八百余人，唐朝的宦祸至此始宣告结束。朱全忠因诛杀宦官有功，被封梁王，独专朝政。昭宗虽然完成了晚唐历代皇帝诛杀宦官的遗愿，却也最终沦落于藩镇之手，最终讽刺性地被僖宗改名为“全忠”的朱温诛杀。以后同样是这个朱温，以“全忠”的名字，灭掉李唐王朝，成为了唐朝最大的“不忠”。受封为梁王的朱温，于唐天四年（907年）四月十八日，逼迫唐朝末代皇帝哀帝下诏禅让，登上皇帝宝座，建国号梁，定都于汴州（今开封）。唐朝至此宣告灭亡，历史进入五代十国时期。
毫无疑问，长安城在唐末乱世期间几度遭到浩劫，长安的繁华魅力被战火彻底地破坏，被破坏的不仅仅是长安本身，还有这座城市所体现的盛唐气象。唐末的政治腐败，已经搅乱了整个社会秩序，人性扭曲，道德沦丧，人们为了能够生存，不惜任何代价，虽然黄巢败走，唐帝还都，但是在这场战争面前，没有人是胜利者。长安几经周折之后，这座城市再也没有恢复过来。
作为帝都而言，长安自此退出了历史舞台。
