再說龐勳將兵二萬出徐州後，自石山而西，一路燒殺搶掠。到宋州後，攻陷南城。這時康承訓才知道龐勳的動機，趕忙派步騎八萬西擊龐勳，使朱邪赤心將數千騎爲前鋒。這時赤心之傷已經痊癒，重新回到了軍中。赤心他覺得軍情緊急，需要加急追擊速度。於是他讓赤衷與克用選出最精銳千餘沙陀騎兵作爲前隊，以最快的速度前行。自己統領其餘沙陀騎兵作爲後隊，一方面策應前隊，另一方面時刻保持着與後面官軍的聯繫。
龐勳久攻宋州北城不下，便放棄了。他們開始渡過汴水，向南擄掠。到達亳州後，被最前鋒之沙陀所追及。先前好幾次交鋒，龐勳軍都被沙陀打怕了。但這回龐勳見他們人少，便決定以優勢兵力將沙陀消滅。沙陀騎兵被團團包圍，由於朱邪赤衷旗號爲敵所識，其所當之面敵軍最多，縱然沙陀軍驍勇無比，但敵軍數量太大，赤衷領軍發動數次衝突均不得出。當時朱邪克用領隊在後，不爲敵所注意，所當敵軍稍微少些，因此包圍面較薄。看到這等情勢，朱耶克用摘下面罩頭盔，挺起丈八鐵槍，躍馬向前，帶軍向包圍層的薄弱處發動突擊。克用一馬當先，疾速前馳。雙手握緊丈八鐵槍底端，掄圓掃蕩。所過之處無不馬倒人亡。殺了一遭後，大聲呼道“獨眼小兒在此，怕死的都趕快給我閃開！”提起獨眼，那在龐勳軍中可謂是無人不曉，無人不畏。這番見他拼命搏殺，都爭相避讓。克用很快就從圍中殺了出來，之後他繞到敵陣之前，與赤衷兩面夾擊，很快赤衷就得以解圍。經此一番戰鬥，龐勳軍與沙陀騎兵都損耗不少，兩下都停戰休息。稍作休整後，龐勳忽然想到“這些沙陀軍應該只是前鋒，就這麼難啃，若大量官軍在後的話，後果不堪設想。”於是龐勳率衆趕忙沿渙水向東急走，準備再回到徐州，此時他們尚不知徐州已被唐收復。沙陀騎兵見其要走，便在後面追，並始終與其保持一段距離，只追不戰。這讓龐勳絲毫不敢懈怠，軍中也一直保持着緊張的情緒，龐勳軍衆被沙陀逼得連飲食的時間都沒有。
在到達蘄縣後，龐勳想要北渡渙水，沒想到縣令李袞已令人把橋給斷了並派軍隊在北岸阻攔。龐勳欲渡不能，更不幸的是，不久後八萬官軍盡數來到。沙陀騎兵與官軍迅速布成一弓形陣將龐勳包圍在其中。此弓以渙水爲弦，官軍爲弓，弓的兩端連接到河岸。龐勳已經處於絕境。爲瓦解敵軍鬥志，官軍又告訴他們徐州被陷，這讓龐勳感到徹底的絕望了。
此戰本可以曉諭敵軍，只罪龐勳及八百戍卒，餘皆不論。使得敵軍棄甲而降或是擊殺龐勳，從達到少殺生以致勝的目的。但官軍中都人人貪圖殺獲之功，而沙陀騎兵又生性好鬥。因此這一戰演變爲激烈的大決戰。龐勳自知無活理，便索性孤注一擲，拼死一搏。他對大衆說道“朝廷當初失信逼迫我們起兵，如今又無情的要將我們置於死地。我們拼死狠鬥或許能夠突圍，就算戰死也不失爲好男兒。切莫要乞討求活惹人恥笑。衆兄弟們，今日我們同附黃泉，死也要做鬼雄！”龐勳軍士個個拼死，鬥志極盛。而官軍也仗着優勢兵力猛烈攻擊。一時間軍士喊殺聲，兵刃交接聲，戰馬踏地聲，聲聲貫耳，如雷霆四作，地震山崩！
龐勳軍雖是烏和之衆，但今日處於背水之絕境，個個死戰。當初隨龐勳桂州起兵的八百軍士又多數都在其中。知道投降必不能免，更是拼出命來血戰！激戰移時，竟將官軍壓得步步後退。赤心見情勢危急，急忙與克用、赤衷等各自領率領一隊鐵騎自南而北猛衝龐勳軍之中堅。他們拼命搏殺，敵陣因之披靡。鐵騎奔騰，勢如洪流湍急，直殺至水邊，將龐勳一分爲二。之後赤心克用轉而向東，赤衷等向西，與官軍共分爲兩軍包圍。陣型變化似W，龐勳本人處於東側包圍圈。北以河爲界沙陀騎兵在陣中左突右擊，無不以一當十。官軍望見沙陀如此勇猛，個個勇氣倍增，緊隨沙陀騎兵展開猛烈反撲。龐勳軍漸漸不支，大批大批的被殺，而官軍的包圍圈也越逼越緊，龐勳軍又有大量被逼迫入了水裡。想要游水北渡，對面又有李袞的士兵阻截，因此溺死者不計其數。只有極少數善泳者一邊潛水一邊游泳，於水中行數十里才僥倖逃得性命。
克用帶領沙陀騎兵一路逐殺，將龐勳逼到了水邊。由於龐勳腦肥體胖，又喜衣道士服，因此極易爲人所識。這時龐勳身旁尚有數十名衛士在保護。不久後赤心也帶騎趕到。克用欲揮槍前刺龐勳，赤心見龐勳此時竟然極其冷靜，似欲開口，便阻止了克用，想聽聽龐勳臨終有何言語。龐勳此時悠悠地嘆了口氣說道“鐵沙陀，真是名不虛傳。火將軍，獨眼龍，好一對英雄父子！”接着龐勳又以一種冷嘲熱諷的語氣說道“如今李唐衰頹如此，若沒了你們，怕是很快就滅了吧？你們沙陀如此無敵，何不取而代之！呵呵”赤心大怒，罵道“逆賊快住嘴。死到臨頭還在這胡言亂語。我們沙陀祖輩數代盡忠於大唐，怎會像你這逆賊一樣犯上作亂？”
龐勳冷笑道“哼。想當初我以八百兵士首倡大義，一路勢如破竹，總衆發展到二十萬衆，短短一年多的時間就攻破十餘州，動搖唐朝大半個江山，天地都爲我所震盪。謀事在我，今日不成，乃天也。呵呵。我雖敗滅，但我看這大唐根基已然腐朽，日後必有效我而起事者，到時如迅雷閃電般摧枯拉朽，李唐必滅！”
此一戰龐勳軍士被殺近萬人，其餘的幾乎全部溺死，最終丟下兵器跪地求降而得活的僅有千人，而這千人之中無一人是最初的那八百戍卒！戰後很快龐勳諸處戍守紛紛投降，唯有吳迥與劉行及獨守濠州對抗官軍。
馬舉圍攻濠州，自夏到冬都未攻克。到了十月，天大寒，城中糧盡，殺人而食。馬舉知道守將苟延殘喘不會持續太久了，便令守軍挖深溝布重圍以困守此城。十月十七日夜晚，吳迥與劉行及帶領數百精兵突圍逃走，馬舉率兵追趕，一路殺獲殆盡，直到，才追上吳迥與劉行及，將兩人斬首。自此龐勳之事終算結束。
唐懿宗爲嘉獎諸將，使康承訓做了河東節度使並同平章事，杜慆爲義成節度使，辛讜爲亳州刺史。由於沙陀軍立功最大，朱耶赤心父子威名遠播，唐懿宗親自召見。在赤心、克用行跪拜禮後，唐懿宗步下階來到跟前仔細打量這對父子。兩眼放光，驚歎許久，嘆道“火將軍，飛虎子。好一對英雄父子。汝沙陀自歸唐之後，爲大唐立功甚巨。汝輩若始終對我大唐忠貞不二，我唐尚有何憂！！哈哈”赤心拜謝道“承蒙陛下賞識。唐朝對我沙陀一族之厚恩難報，唯有以忠心護衛大唐，我等就是赴湯蹈火、肝腦塗地亦在所不辭！！”“好好！既然愛卿如此忠心，我就賜你們父子姓李如何？”赤心與克用趕忙拜謝。“鐵沙陀，定能使我唐國運昌盛。今後你就叫李國昌吧！兒子叫李克用”。皇帝爲了嘉獎沙陀之殊功，爲其在雲州佈置一軍，名爲大同軍，令赤心爲大同軍節度使。爲表示自己對沙陀的信任，唐懿宗還特意將赤心留在宮中做了數日的左金吾上將軍，以護衛宮禁。對賞賜之物也極爲厚重。
讓沙陀軍爲一方之節度使，鎮守唐之藩鎮，這等隆遇，可謂豐盛至極。後來回紇寇邊，李國昌逐寇有功，唐懿宗爲使李國昌能更有效的抵擋邊疆之寇，便遷其做了振武節度使。沙陀所統之衆更多，所鎮守之地更廣，開始躋身於諸雄藩鎮之列！