困守兖州、绝境求生的朱瑄不甘坐以待毙，再度拼死解围。他派遣麾下猛将贺瑰、柳存及蕃将何怀宝，统领一万余精锐兵马，绕道奔袭曹州，企图避实击虚、扰乱汴军后方，逼迫朱温撤兖州之围、回师救援。
朱温洞悉敌军计谋，当机立断，从兖州围城前线亲率精锐骑兵，昼夜疾驰、千里奔袭，赶至钜野南部设伏截击。两军激战之下，郓州援军再度惨败、全军被俘，汴军一举生擒贺瑰、柳存、何怀宝三员主将，以及残余士卒三千余人，彻底击溃兖郓二镇有生力量，二朱大势已去、再无反扑之力。
乾宁四年（897年）正月，朱温见兖郓二镇兵力耗尽、军心涣散、已成强弩之末，遂集结洹水全线主力，发动终极决战，大举征伐郓州，意图一举平定山东、根除后患。
正月十五日，朱温大军进至济水沿岸，安营扎寨、列阵对峙。大将庞师古奉命统领前军，砍伐沿岸林木、搭建浮桥，日夜赶工、筹备渡河攻坚，只为直取郓州坚城。
十九日夜，月色昏暗、夜色沉沉，庞师古率领中军精锐率先渡过济水，全军呐喊震天、鼓噪攻城，声势直达郓州城头、震动全城。困守数年、心力俱疲的朱瑄听闻汴军大举渡河、兵临城下，深知大势已去、城破在即，彻底丧失守城斗志，趁着夜色掩护、弃城连夜出逃。
朱温麾下大将葛从周即刻率领精锐骑兵连夜追击，一路穷追不舍，最终于中都北部擒获逃亡的朱瑄及其妻儿家眷，尽数押解回汴州。随后朱温下令，将朱瑄斩杀于汴桥之下，昔日结义兄弟、山东枭雄就此授首。
郓州彻底平定。二十三日，朱温率军进驻郓州城，安抚官吏百姓、整顿城防秩序，任命长子朱友裕为郓州兵马留后，镇守天平军故地，稳固山东西线统治。
此时探马来报，兖州朱瑾因城中粮草耗尽，正与部将史俨儿前往丰、沛一带搜刮粮草、筹措军资，城中仅留大将康怀英孤守兖州，防务空虚。朱温抓住千载良机，乘胜命葛从周统领得胜大军，火速奔袭兖州。
康怀英素来听闻汴军悍勇、屡战屡胜，此刻得知郓州陷落、朱瑄身死，早已军心震恐、斗志全无，又见葛从周大军兵临城下、重围四合，自知孤城难守、无力回天，当即大开城门、率部投降，兖州不战而下。
在外筹粮的朱瑾、史俨儿听闻兖州失守、守将投降、基业尽失，进退无路、无家可归，只得率领残余少量亲随残部，仓皇南逃，投奔淮南节度使杨行密，自此亡命江南、再无翻身可能。
至此，郓州、兖州二镇尽数平
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