十月，灭梁决战的最终时机彻底成熟。李存勖自杨刘大军渡河、全线南进、进驻郓州，彻底整合河南唐军兵力。众将多持稳健之策，建议先次第攻取兖州、曹州等周边州县、扫清外围、稳扎稳打、步步蚕食、再图汴梁。
唯独李嗣源力排众议、坚持奇袭中枢、速战速决，他指出：梁军主力隔河难返、汴梁空城无兵、朝野慌乱、人心崩离，千载良机稍纵即逝，不可迁延耗时、错失天时，当弃外围、直腹心、倍道兼程、闪电破都。
李存勖果断采纳其终极战略，命李嗣源统领前军精锐、轻装疾进、昼夜兼程、千里奔袭、直扑后梁国都汴州。
十月初九，李嗣源前锋大军疾驰至汴梁城下，即刻合围攻城、兵临皇城、威势滔天。汴梁城内无兵无将、守备空虚、朝野崩溃、人心大乱。后梁末帝朱友贞自知大势已去、亡国在即、无力回天、不愿受辱，绝望之下自尽殉国，后梁末代帝王落幕。
梁将王瓒见帝王已死、城池被围、大势倾颓，只得开城出降、归顺后唐。
同日，李存勖亲率大军抵达汴梁，自大梁门整军入城、入主后梁中枢。立国十七年、传三帝、曾经雄霸中原的后梁政权正式灭亡。
自此，梁晋二十余年争霸彻底终结，黄河南北重归一统，纷乱数十年的中原大地，暂时迎来山河再造、鼎祚归唐的全新格局，五代历史正式迈入后唐全盛时代。