宪宗单独留对裴度，动容问道：“卿真能为朕亲巡前线、平定逆乱？”
裴度伏地流涕、誓死明志：“臣与此贼誓不两全！若不灭淮西，臣绝不归朝！”
君臣同心、赤诚相向，宪宗大为动容，即刻下诏授裴度重任，以门下侍郎、同中书门下平章事、蔡州刺史，兼任彰义军节度使、申光蔡观察使、淮西宣慰招讨处置使，总揽淮西前线所有军政大权，成为平淮之战最高统帅。
元和十二年八月初，裴度辞别京师、奔赴前线，宪宗亲自登城饯行，举国瞩目、朝野振奋。
裴度抵达淮西前线后，以郾城为治所，整肃全军、重塑军纪、改革弊政。彼时官军诸道兵营皆设宦官监军，此为中唐用兵最大积弊：战场进退不由主将、战机决断受制于阉官；若获小胜，宦官抢先遣使赴京邀功、独占功劳；若逢挫败，宦官便肆意折辱将帅、罗织罪责、掣肘军务，致使诸将束手、军心涣散、战力大衰。
裴度洞悉病根，即刻上疏宪宗，尽数罢免诸道宦官监军，将战场指挥权、赏罚权、决断权尽数归还前线将帅，让诸将不受掣肘、放手用兵、专司战事。
与此同时，裴度严整军纪、划一号令、赏罚分明、体恤士卒，全军气象焕然一新，史载“军法严肃，号令画一”。自此之后，官军连战连捷、步步紧逼，逐步压缩淮西叛军防线，彻底掌握战场主动权，四年僵持战局彻底逆转。
在战局全面占优的基础上，名将李愬酝酿奇袭蔡州、一战定乾坤的绝杀之计。元和十二年十月十四日，唐随邓节度使李愬精密排布兵力，亲率三千精锐为中军坐镇主力，命降将李祐、李宪统领三千牙队为前锋开路，以李进诚率三千兵马为后军接应，三军隐秘出营、悄然东进，直指淮西叛军老巢——蔡州。
出兵当夜，天降罕见暴风雪，狂风裂旗、大雪封路、严寒刺骨，天地晦暗、人畜绝迹，是百年难遇的恶劣天气。叛军自恃天险气候、毫无防备，认为官军绝不可能冒雪奔袭。李愬把握天时、不畏艰险，率军顶风冒雪、日夜兼程、急行奔袭，全军隐于风雪夜色之中，无人喧哗、无人懈怠。
十月十五日四鼓时分，唐军全军悄然抵达蔡州城下，全城军民、守城叛军无一人察觉官军来袭。唐军即刻发起突袭，攀城登垒、攻破城门、控制全城，兵不血刃攻克蔡州首府。
吴元济仓皇登城抵抗，眼见全城尽陷、大势已去、四面楚歌、走投无路，只得弃甲请降，束手就擒。李愬成功生擒叛首吴元济，彻底荡平淮西核心叛乱。随后吴元济被槛送
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