既然勸說不聽，就要來點硬手段，範希朝下令開始第一波攻擊，隻見拋石機、大弩紛紛射出大量的鐵炸彈，向魏州城飛去。
有的炸彈落到城牆上，有的落進城裡，還有的落到城牆下，落地後迅速爆炸，很多人被炸傷、炸殘，魏博軍膽戰心驚，連忙找工事躲避。
魏州城上也有一些大弩，於是向唐軍這邊射來，有部分唐軍被射到，或死或傷，範希朝大怒，命令進行第二波、第三波的攻擊，重點射擊城牆上有大弩的位置，不給魏博軍喘息的機會。
在連續的轟炸下，魏博軍損失慘重，不敢再反擊，牆上的大弩不是被炸毀，就是被丟棄，士兵到處找地方躲避。
經過一陣攻擊後，雖然鐵炸彈的威力較大，但是精確性不高，魏博軍又躲到城牆後麵或工事裡，雖然傷亡了一些人員，但是城牆毀壞不是很嚴重，唐軍一時也難以破城。
範希朝看繼續攻擊的意義不大，還會增加城內百姓傷亡，於是下令停止攻擊，環城設置一些防禦性工事，改為圍困。
休整一晚後，唐軍在明麵上繼續朝城牆發射炸彈，但是發射的數量和頻次降低，梯次投放，保持攻擊不中斷，聲音不中斷，另一方麵派人在隱蔽位置向城內挖地道，由李聽指揮一幫民工輪流上陣，奮力掘進。
連續這樣攻擊了五天，魏博軍也感覺到不對勁，猜到了唐軍可能會在挖地道進城，但是不時有炸彈爆炸，他們也無法分辨地道挖向哪裡，無法采取有效應對措施。
第六天，隻聽“轟”的一聲，發出一陣爆炸，一段城牆被炸塌，李愬指揮唐軍蜂擁而上，準備從缺口衝進城內。
守這段城牆的是魏博悍將田弘正，他臨危不懼，一方麵從城內調集士兵堵缺口，一邊在城牆上指揮士兵，對聚集過來唐軍潑油、射箭、扔石頭，拚死抵抗。
唐軍拿著突火槍和弓箭對著魏博軍攻擊，但是魏博軍在缺口處拚命堵截，上麵潑下大量火油，被魏博軍用火箭點燃，燒起熊熊大火，唐軍根本無法衝進去，李愬隻能率軍暫時撤退。
範希朝氣憤不已，命令唐軍朝缺口附近射出大量炸彈，魏博軍被大量炸死炸傷，損失慘重。
地道戰雖然沒有成功，但是連續的攻擊下，魏博軍見識了唐軍火器的厲害，傷亡慘重，軍心動搖，範希朝於是決定暫停進攻，采取攻心計。
範希朝令人準備大量的勸降信，用大弩射入城內，明確表示，隻殺田季安一人，其他人皆可赦免，凡能抓住田季安，或帶領軍隊投降者，還可立功受獎。
魏博軍在人數上、武器上都不如唐軍，目前外援阻斷、傷亡慘重，繼續跟著田季安早晚必敗，很多將士看到勸降信以後，開始人心浮動，不少人有了棄暗投明的想法。
大將田弘正和幾個心腹將領商議以後，認為魏博軍敗局已定，繼續抵抗毫無意義，決定戴罪立功，反戈一擊。當晚帶領兩千士兵衝入田季安府內，殺掉敢於抵抗的士兵，在床下揪出田季安，用繩子綁上。
第二天，田弘正和其他將領商議一番，決定有條件向唐軍投降。魏博軍先派出一個小將，打著白旗，走進唐軍營內，向範希朝報告魏博軍已抓住田季安，並願意投降，但要求唐軍履行承諾，不得追究其他將士罪責。
範希朝認真考慮後，開出三個投降條件：1、投降官員、將領可以留用，但要向朝廷效忠，並調任到其他地方；2、所有投降士兵無罪，但是遣散一半員額，由唐軍派人重新挑選，納入唐軍；3、所有府庫財物不得擅動，全部移交給唐軍，由朝廷派人核對接收。
田弘正等人商議後，決定同意範希朝的要求，抓了田季安幾個心腹，一並交給唐軍，然後帶人向範希朝投降。
連克兩鎮，範希朝非常高興，趕緊派人接收魏博各州縣，對待投降的魏博將士也以禮相待，解除武器後，集中安置。同時寫出書信，向皇帝奏明平叛經過，為有功的將士請功，要求朝廷任命兩鎮新的官員，同時報告了平叛中各鎮的表現，特彆提到了張茂昭和劉濟的情況，認為劉濟可能有異心，並請示部隊的下步行動。
連日來，李純密切關注河北平叛的情況，認真研讀前方和各地送來的報告，綜合考慮後，向範希朝發出旨意：要求張茂昭、劉濟退回本部，所占州縣全部交給範希朝的軍隊，如有違抗，可以直接攻擊。
在接到範希朝關於平定成德、魏博兩鎮的消息後，舉朝歡聲雷動，大臣們紛紛向李純祝賀成德、魏博戰事的成功。
雖然已經成功平定了兩個最頑固的藩鎮，但是還有幾個強藩依然存在，節度使軍政一體的頑疾還是沒有解除，李純仍然心懷憂慮。在經過和幾個重臣的反複討論後，李純決定先看一下其餘各鎮的反應，而後進一步采取措施，全麵推行削藩政策。
為改變藩鎮軍政一體的弊端，李純在收複的兩鎮廢除節度使一職，派出兩位大臣分任成德和魏博布政使，隻管理民政和財稅；兩鎮的軍隊全部收歸兵部管理，將領由朝廷任命，軍需棄械均由朝廷供給，直接聽命於朝廷。
李純還乘勢下旨傳諭各地，昭告兩個反叛的節度使惡行，要求各地引以為戒，對朝廷保持忠貞之心，令範希朝將王承宗和田季安押送長安，由大理寺審理問罪後，斬首示眾。
盧龍節度使劉濟本來想借征討成德的機會趁亂搶一些地盤，前麵很順利，他還得意一把。等範希朝先後平定成德和魏博以後，他發現局勢發生了很大的變化，後麵很可能波及到盧龍，心中開始惴惴不安起來。
後麵範希朝令他和張茂昭歸還占領成德的州縣，張茂昭很快撤兵，歸還所占地盤。劉濟剛開始心裡是極不不情願，賴了一陣，最後看到範希朝派李愬和劉光顏率領四萬人馬進逼，這才慌了，趕忙撤出所占地盤，全部還給朝廷。
經曆這一場，劉濟又驚又氣，竟然病倒了，還比較嚴重，劉濟在盧龍經營多年，自然不願輕易將權力拱手讓人。劉濟有兩個兒子，長子劉琨更仁厚一些，次子劉總能力更強一些，劉濟決定按照傳統的做法，讓長子劉琨擔任留後一職。
當時的情況是弟弟劉總當時跟劉濟在前方征戰，哥哥劉琨留守後方，劉總聽說父親要把留後一職授給哥哥，氣得半死。劉總認為，平時衝鋒陷陣的事，父親都是讓自己上，最後卻把權力給了哥哥，太不公平了！
劉總在軍中也有幾個心腹，劉總與他們密謀一番，最後決定一不做二不休，直接奪權！劉總心一狠，先把劉濟毒死，然後派人把哥哥劉琨騙來，在半路上埋伏刺客將其殺死。
劉總在軍中勢力較大，很快就控製形勢，然後向朝廷謊稱哥哥殺了劉濟，自己平定叛亂，要求自領盧龍留後。