李存勖口渴烦闷想喝水，刘皇后没有亲自过来看望，只是派宦官送去乳浆。很快李存勖就死去。李彦卿等痛哭而去，左右大臣也都离去，善友收拾了屋檐下的乐器。盖住李存勖的尸体，举火焚烧。刘皇后装好金玉珠宝，系上马鞍，和申王李存渥、李绍荣领着七百骑兵焚烧了嘉庆殿以后，从师子门出逃。通王李存确、雅王李存纪逃奔到南山，宫里的人大多数都逃跑了。
朱守殷得知之后，急忙率军进入宫内，挑选了三十多个宫女，让她们拿了些乐器和珍贵的玩物，放在他家。此时各路军队把都城洗劫一空。这时，李嗣源率军到达子谷。听说李存勖己死，他痛哭了一场，对诸位将领说道：“圣上平时很得人心，被一群小人蒙蔽迷惑才到了这种地步，现在我将到哪里去呢？”
次日，朱守殷派使者飞报李嗣源，说道：“京城大乱，诸军烧杀抢掠，希望你赶快来解救京城。”李嗣源进入洛阳，住在自己的宅里，禁止焚烧抢掠，在灰烬中拾了一些李存勖的遗骨，把他安葬。李嗣源进入邺都的时侯，前直指挥使平遥人侯益摆脱李嗣源回到洛阳。到了现在，侯益自缚来请罪。李嗣源说道：“你作为一个大臣，尽忠尽节，有什么罪呢？”使他官复原职。
李嗣源又对朱守殷说道：“你好好地巡回检查，等待魏王到来。淑妃、德妃都在宫中，她们的供给应当格外丰富齐备。等圣上陵墓修好，国家有了继承人，我就回到我的藩镇真定，去为国家保卫北方领土。”
次日，豆卢革率领百官送上书，劝李嗣源即皇帝位。李嗣源告诉他们说道：“我奉圣上的命令去讨伐乱贼，不幸部队叛背逃散。我本想入朝，亲自诉说情况，但被李绍荣所阻隔。我没有其他想法，诸君突然来推举我，是不了解我，不要再说了。”豆卢革等坚决请求，李嗣源没有答应。
李绍荣想投奔河中去靠拢永王李存霸，跟从他的部队渐渐逃散了。到了平陆，只剩下几个骑兵，被人抓获，并打断双脚，送到了洛阳。
愤怒的李嗣源亲自审问道：“我什么地方对不起你，为什么要杀我的儿子？”李绍荣知道自己难逃一死，便反问：“先帝什么地方对不起你！”李嗣源不再废话，下令将他处斩首。
李存霸率领一千多人弃镇，逃奔到太原。魏王李继岌率军来到兴平的时候，听说洛阳叛乱，李嗣源已经占据京城。他怕李嗣源不能容他，急忙退守凤翔。
此时镇守太原的有四人：留守张宪和北都巡检李彦超，还有两位监军宦官，吕公公监督军队，郑公公监督物资收发。这四人关系很不融洽，尤其是李彦超与两位监军宦官之间芥蒂极深。
得知李存勖已死，李彦超向张宪进言，说天下大势都已经倒向李总管，咱们不能太落后，也拥戴李总管为皇帝。张宪叹息道：“我不过是一个平平常常的书生，我无军功而致身高位。又以一介布衣到身披金紫，这都是来自先帝的恩典。怎能忍心背弃旧主，苟且偷生？”
不久，李存霸狼狈逃至太原。他从河中出发时还有从骑一千余人，到太原时只剩他一人。李存霸随即被李彦超扣押了起来，准备送去洛阳。李存霸剃掉头发，披上袈裟，向李彦超请求出家为僧，从此不问世事。李彦超手下士兵情绪激动，已经不能容许李存勖的弟弟再活下去。众军一拥而上，将李存霸斩首。李彦超一看军心如此，顺便把那两位监军宦官也一并杀了。
李存渥逃到太原之时，李彦超拒不接纳。他只好继续北逃，行至岚谷，李存渥最后的几个手下起了异心，直接把他杀了。刘皇后没有再和李存渥一起逃，她把随身携带的钱财捐给一家佛寺，然后在寺里出家为尼。不久，监国李嗣源派来使臣，就在寺院中赐她自尽。
不久后，李存勖最后一个忠臣张宪被押解回太原，以弃城失守的欲加之罪，与儿子张凝一起，被赐死于太原千佛院。
再说李继岌命大军返回凤翔，行动却异常拖拉，好几天才从兴平退到武功，行军竟不足百里。宦官李从袭见情形不对，向李继岌建议道：“现在是福是祸已经不可预测，我看退不如进。大王最好急速号令三军东进，击破洛阳的叛贼，或许还能解除大难。”李继岌接受了李从袭的建议，让军队掉头，开向长安。
大军进到渭水，长安的守将已经归顺李嗣源，事先砍断了渭水的浮桥。李继岌找不到足够的渡船，便命军士们游水渡河。军士们自是不肯，顿时哗变。惊慌的李继岌与李从袭，为躲避乱兵，好容易渡过河。到达南岸，左右已经没有几人。
眼见众叛亲离，李从袭对李继岌说道：“大事已去，大福不会再来！殿下最好还是自己了断。”李继岌长吁短叹，涕泪交流。最后叫来数月前替自己杀死郭崇韬的忠仆李环，让他用绳子将自己勒杀。
稍后，任圜收集了溃散的军队，率军投降了李嗣源，又配合李冲杀了李从袭等宦官。百官得知李继岌已死，于是上表劝进。
李嗣源这才松口，大行赏罚，先斥责租庸使孔谦奸佞苛刻，将他处斩。废除了租庸使名目，以及其他苛政。又罢免了道监军使，历数宦官的劣迹，令各地一概加以诛杀。李绍真总揽大权，擅自收押李绍钦、李绍冲下狱。
安重诲对李绍真道：“温韬、段凝等人的罪恶，都是在梁朝的时候。现在监国新平内乱，想着的是要安抚各国，岂能是专门为你报仇？”李绍真于是禀告了监国，恢复两人的姓名为段凝、温韬，逐出朝堂，放归田里。
李嗣源又召孔循为枢密使。孔循与李绍真，于是向李嗣源上奏，请改国号。李嗣源道：“我十三岁时候，就跟随献祖。献祖因我是宗属，视我如亲子，又事太祖近五十年。经营攻战，没有不参与的。太祖基业，就是我的基业，先帝天下，就是我的天下，那有同家异国的道理？”
礼部尚书李琪，说道：“若改国号，是先帝成为路人。不但殿下不忘三世旧君，就是我辈人臣，也自觉不安！前代以旁支入继，不一而足，请在柩前行即位礼，才算情义两全。”李嗣源应承。
过了两日，李嗣源自兴圣宫转赴西宫，到柩前即位。改同光四年为天成元年，只留了后宫百人，宦官三十人，教坊百人，鹰坊二十人，御厨五十人，其余全部遣出宫去。
接着封赏百官，进任圜同平章事，恢复李绍真、李绍虔、李绍英等人原来姓名霍彦威、房知温、杜晏球。又有河阳节度使夏鲁奇，洺州刺史米君立，本是由李存勖赐名为车绍奇、李绍能，至此也复原姓名。让郭崇韬归葬，赐还朱友谦官爵，安葬先帝李存勖在雍陵，庙号庄宗。