梁太祖疑忌功臣，迫使镇州（今河北正定）王鎔和定州（今属河北）王处直，于开平四年（910）起兵反梁，并向晋王求援。乾化元年（911）初，①本章以及以下各章据《资治通鉴》、新旧《五代史》等撰写，不一一具注。李存勗亲率大军进击梁军于柏乡（今属河北），激战一日，梁军大败，积尸遍野。晋军追奔150余里，直至邢州（今河北邢台）。后又连克澶州（今河南濮阳）、新乡（今属河南）等地，梁太祖只得率亲军前往洛阳城北设防。柏乡之战梁军主力损失惨重，梁晋战争中梁军从此处于劣势。
燕王刘守光见后梁势力被晋军逐出河北，晋王李存勗、赵王王鎔又对他假意推崇，自以为兵强马壮，独步天下，遂于同年八月称帝，并率军进攻定州，王处直即向晋王求援。次年初，晋王遣名将周德威率军攻燕，晋、赵、定州三方联军攻城略地，直抵幽州城下，刘守光只得向梁求救。梁太祖自柏乡之败，一直想复仇，此时虽有病仍亲自率军北上，号称50万大军，昼夜兼行，至下博（今河北深县南），率军5万转攻蓨县（今景县）。其时晋军主力正北攻幽州，南方空虚，驻守赵州（今河北赵县）的晋军以小部队骚扰梁军，又派数百骑兵伪装为梁军，夜袭梁太祖驻地，加上被晋军释放归来的梁军士兵，传言晋王李存勗亲率大军来攻，梁太祖惊惶失措，烧营夜遁，梁军因而溃散。梁太祖事后才知道受骗，羞愤交加，病情转重。后梁从此一蹶不振。
乾化二年（912）五月，梁太祖退到洛阳，病势垂危。六月，为次子朱友珪所杀。朱友珪即帝位后局势更加恶化，乾化三年二月朱友珪又为禁兵所杀，后梁太祖四子朱友贞即帝位于东都开封府，是为末帝。后梁内乱相继，自顾不暇，只有大将杨师厚率军与晋、赵周旋于河北。同年十月，晋王李存勗督军攻占幽州，燕帝刘守光出逃后被擒，燕国灭亡。
贞明元年（915）春，杨师厚病死，魏州（今河北大名东北）军士遂叛降于晋，晋王李存勗亲自率军东出太行黄泽岭（今山西左权东南），到魏州后又派军袭取德州（今属山东）、澶州，梁将刘■连战皆败。次年春，梁末帝命王檀率军3万北上，经阴地关（今山西灵石西南）直奔太原（今太原西南），企图袭取晋军基地以挽救败局，但又为守城晋军击败。
贞明四年（918）八月，晋王李存勗聚兵六七万号称10万由魏州南下，企图一举灭梁，与梁军相拒于濮州一带。十二月下旬，晋王李存勗率军进至胡柳陂（今濮阳西南），贺瓌率梁军跟踪而至，两军激战，梁骑军王彦章部先败，西逃时冲散了晋军的西线军队，晋军名将周德威战死，晋王李存勗夺取土山以自保，梁军骑兵已西逃，只有步兵包围土山，晋将李嗣昭、王建及率骑兵冲击山下的后梁步兵，后梁步兵大败，死亡近3万人。后梁败军逃回都城开封，扬言晋军即将前来，后梁末帝曾想逃往洛阳，但晋军也终因此战而元气大伤，无力南下攻梁，梁晋战争相对沉寂了一个时期。
龙德元年（921）春，晋王李存勗在平定河北后正拟称帝之时，镇州王鎔为部将张文礼所杀，张文礼表面上仍臣附于晋，暗中却勾结后梁与契丹，后梁虽无力北援镇州，但当晋军攻占赵州进而围攻镇州时，梁军即乘机袭击晋军，却反为晋军所败，死伤2万多人，梁军再次遭受重大挫折。
同年末，契丹应张文礼之邀，南下攻晋，没能攻下幽州，转而攻占涿州（今属河北），进抵定州城下。晋王李存勗率铁骑5000还击于新城（今新乐南）北，契丹军北退，双方大战于望都（今属河北），契丹军大败后退回契丹。
梁、唐兴替后梁龙德三年四月二十五日（923年5月13日），晋王李存勗在击败契丹军、平定河北的情况下，即帝位于魏州，国号大唐，史称后唐，建元同光，是为后唐庄宗。以魏州为东京兴唐府（后改邺都），作为都城，太原为西京、镇州为北都，作为陪都。
