彻底陷入绝境、走投无路，无奈之下只得起兵自保、就地反击，率军突袭蔚州（今河北蔚县）、朔州（今山西朔州），连破两城、收服散兵，整编得精锐士卒三千余人，重新站稳脚跟、积蓄兵力。
此后，李国昌率军进驻蔚州、固守城池，李克用回师镇守旧地新城，父子分守两城、互为犄角、割据代北。唐僖宗见安抚失效、沙陀再叛，随即改弦更张、重启征伐，下诏任命赫连铎为大同军使、李钧为代北招讨使，再度调集边军，持续围剿沙陀势力、讨伐李氏父子。
乾符五年（878年），沙陀兵马久经战阵、战力强悍，连续主动出击、大破唐军。先是攻破唐军遮虏军防线，继而击溃苛岚军守军，接连两场大胜，唐军节节败退、数次惨败，损耗惨重、士气低迷。
经此数战，沙陀势力愈发强盛、声势大振，疆域大幅扩张：北据蔚州、朔州，稳固代北根基；南侵忻州、代州、岚州、石州等地，兵锋一路推进至太谷境内，纵横并州以北大半河山，北疆割据之势彻底成型，朝廷再难制衡。
广明元年（880年），唐廷彻底下定决心，集结多路精锐、大举围剿沙陀。代北招讨使李琢统筹全军，联合幽州节度使李可举、云州吐谷浑首领赫连铎，三路大军合兵北上，共同讨伐李克用。
李克用率军据险死守，与幽州李可举所部对峙于雄武军（今天津蓟县东北一带），两军相持对峙、鏖战不休。正当战局胶着之际，李克用叔父李友金眼见唐军势大、沙陀孤立无援、大势堪忧，心生怯意，索性率领蔚、朔二州部众投降李琢，沙陀后方彻底崩盘、军心大乱。
后方倒戈、局势剧变，李克用腹背受敌、无力再战，只得仓促撤军、引兵西返。李可举趁势率军追击，一路穷追不舍，于药儿岭追上沙陀残军，大破李克用主力，沙陀兵马死伤惨重、全线溃败。紧随其后的李琢大军再度合围夹击，于蔚州再破残军，沙陀主力彻底覆灭、全军溃散。
经此连环惨败，李氏父子基业尽失、部众溃散、地盘尽丢，走投无路之下，只得率领残余亲信、寥寥残部北奔塞外，流亡投靠鞑靼部族，蛰伏草原、隐忍待时，开启数年的塞外流亡生涯。
中和元年（881年），天下局势惊天逆转。黄巢起义军势如破竹、攻破长安帝都，唐僖宗再度弃京出逃、流离巴蜀，大唐社稷危在旦夕、天下彻底大乱。
国难当头、京师沦陷，原北起军使陈景思奉命整合代北降军，收拢沙陀降众、吐谷浑、安庆等部族兵马，合计万人，南下奔赴长安勤王、收
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