三月，李存勖亲自率军东征，欲坐镇汴州指挥平叛。但李嗣源已抢先占据汴州，得到大批唐军将领拥戴。李存勖知道局势已不可挽回，行至万胜镇（在今河南中牟西北）便下令回师，仓皇返回洛阳。他再三抚慰士卒，许以厚赏，但已为时太晚。士卒均不感皇帝恩德，沿途逃散过半。 当时，李继岌已率征蜀大军班师，途中因平定后军康延孝叛乱，被耽误了归程。
四月，李存勖决定前往汜水关（在今河南荥阳西北），与李继岌会合，再联兵进剿李嗣源。他命扈从军兵候于宫门外，自己在内殿进食。从马直指挥使郭从谦突然发动叛乱，率所部攻入兴教门。李存勖亲率宿卫出战，杀死数百乱军，最终被流矢射中，死于绛霄殿，时年四十三岁。伶人善友将乐器覆盖在李存勖身上，纵火焚尸。 李继岌军至渭南，因部属溃散，被迫自缢而死。征蜀大军则在副使任圜的率领下，归附李嗣源。 是月，李嗣源进入洛阳，在李存勖灵前称帝，史称后唐明宗。
七月，李嗣源将李存勖葬入雍陵，上庙号庄宗，追谥为光圣神闵孝皇帝。
为政举措
宠信伶人
李存勖在位期间，宠信伶人。伶人们出入宫廷内外，傲视戏弄贵族大臣。众人气愤之余又不敢向李存勖告状，有的甚至反过来巴结伶人，以保求富贵。四处的节度使们也争相重金行贿。
伶人中为害最深的就是景进。李存勖想知道宫外之事就问景进。景进由此大进谗言，干预朝政，文武大臣对他都很畏惧。伶人与贪官污吏又相互勾结，不但使朝廷日益腐败，还陷害忠臣良将，鱼肉百姓，搜刮民财。李存勖还用伶人做耳目，去刺探群臣的言行，置身经百战的将士于不顾，而去封身无寸功的伶人当刺史。
此外，李存勖还下令召集在各地的原唐宫太监，把他们作为心腹，担任官中各执事和诸镇的监军。将领们受到宦官的监视、侮辱，读书人也断了进身之路。
轶事典故
可亚其父
李存勖十一岁时，随父征讨王行瑜，并向唐昭宗报功。唐昭宗非常欣赏李存勖，轻抚其背部，道：“我儿日后必定是国家的栋梁之才，不要忘了对我大唐尽忠尽孝啊！”后来，唐昭宗还对人称赞“可亚其父”。意思是说，李存勖能超过其父亲，使父亲屈居亚军。李存勖遂得名李亚子。
终应父言
李克用曾到潞州境内三垂冈打猎，在冈上的明皇庙前摆设酒宴，听伶人奏唱《百年歌》。歌词陈述人衰老之状，声调凄苦悲伤，只听得李克用老泪纵横。当时李存勖年方五岁，也随侍在侧。李克用指着李存勖，对诸将道：“老夫已老，壮志未酬。但二十年后，此子必能代我战于此地，完成我未竟的功业。”十九年后，初袭王位的李存勖果然在三垂冈大败梁军，奠定了晋国崛起的基础。
三矢雪恨
相传，李克用临终时，曾交给李存勖三枝箭，并对他道：“燕王刘仁恭是我所立，契丹耶律阿保机与我约为兄弟，但都背叛了我，投靠了我们的世仇朱温。我给你三枝箭，你一定要消灭这三个敌人，洗雪我的遗恨。”这就是著名的“晋王三矢”。李存勖将这三枝箭供奉在家庙中，每逢出征都要以少牢之礼祭祀，将箭矢请出，放在锦囊中，背负上阵，战胜后再送回家庙。他平桀燕、败契丹、灭后梁，每战都是如此。
“晋王三矢”的典故最早出自宋初王禹偁所著的《五代史阙文》。 其真实性在历代都备受质疑。宋代司马光在《资治通鉴考异》中考证称，李存勖袭位时，还曾对契丹“遣使告哀，赂以金缯，求骑军以救潞州”，契丹亦出兵相助，而当刘守光被其兄刘守文攻击时，李克用、李存勖也屡次派兵相救，可见至少在李克用去世时，晋国根本没有与契丹、幽州结仇一事。他认为，“晋王三矢”的典故当是后人杜撰，以此夸耀李存勖的英明神武。
梁祖之叹
潞州之战时，朱温曾亲赴泽州，视察前线战况，结果得知李克用去世。他对年轻袭位的李存勖非常轻视，认为攻取潞州的大局已定，便径自返回汴州。但李存勖却奇兵突出，将围攻潞州的梁军打得大败溃走。朱温得到战报，先是大惊失色，随即喟然长叹：“生子当如李亚子，李克用虽死犹生啊。我的儿子们跟他一比，简直如同猪狗一般。”
后来，朱温病重，对侍臣道：“我经营天下三十年，想不到太原余孽（指李存勖）竟然发展到如今的地步。我看他志向不小，上天又夺我年寿。等我死后，我的儿子们没有一个是他的对手，我怕是要死无葬身之地了。”他伤心哽咽，竟然昏死过去。
王误老奴
黄巢之乱时，传国玉玺流入民间，辗转落到魏州僧人传真手中。梁晋夹河对峙时，传真和尚将玉玺献给李存勖。李存勖得到玉玺，又因诸将连番劝进，遂有称帝之意。河东监军张承业素以唐臣自居，连忙赶赴魏州，当面劝谏道：“大王父子与梁贼血战三十年，是要为国家报仇，恢复唐室社稷。如今梁贼未灭，大王便要称帝，恐怕会令天下人失望。大王何不先诛除梁贼，为先帝报仇，迎立唐室后人为帝。您再扫平吴蜀，一统天下，到时又有何人能与大王争夺帝位。您谦让的时间越久，将来江山就越稳固。”但李存勖却道：“我也不愿称帝，只是被群臣逼迫，无可奈何。”张承业自知难以劝阻，大哭道：“诸侯们浴血奋战，本为恢复唐朝，现在大王却自取帝位，欺骗老奴啊。”他返回晋阳，从此一病不起。
恃勇矜功
李存勖自恃勇武，平梁时常率轻骑冲锋，亲临战阵，因此经常陷入险境。王镕、王处直都曾致信给李存勖，劝他不要如此轻率。但李存勖却笑道：“不经百战如何平定天下，我怎能深居帷房，将自己养的肥胖呢。”符存审也曾为此劝谏李存勖。李存勖表面听从，但趁符存审不在，又策马跑出军营，还对左右侍从道：“这老头子妨碍我玩耍。”
胡柳陂之战时，周德威建议李存勖按兵不动，先以小股骑兵骚扰，使梁军难以安营，待其疲乏不堪时再发动进攻。但李存勖却道：“我们在黄河沿岸终日挑战，就是要与梁军决战，却始终不能如愿。如今已经打到梁军家门口了，却避而不战，不是豪杰所为。”他当先列阵出击。周德威无奈，只得随从出战。结果晋军大败，周德威也战死于乱军之中。
李存勖灭梁后，荆南节度使高季兴亲自到洛阳朝觐。他返回荆南后，对麾下将佐道：“新朝历经百战，方才平定河南。皇帝便竖着手指，对功臣夸耀道：‘我于指头上得天下。’如此一来，灭梁之功归于皇帝一人，臣僚将佐又有什么功劳可言。功臣对此莫不寒心，我没什么可担忧的了。”
背信杀降
李存勖灭蜀后，命王衍举族迁居洛阳，并保证道：“我会封给你一块土地，不会薄待于你，日月星三辰为证，绝不虚言欺哄！”王衍欣然动身，率领宗族、百官及其家族数千人，启程东行。他行至关中时，因河北乱起，只得暂留秦川驿。李存勖欲东征平叛，担心王衍在后方作乱，便命宦官向延嗣前去诛杀王衍一家。王母徐氏临死高呼道：“我儿举国降顺，皇帝许以不死，而今却行杀戮。他言而无信，必遭报应。”
而据《新五代史·张居翰传》记载，李存勖当时是要将王衍一行千余人全部诛杀。但枢密使张居翰认为杀降不祥，便私下将诏书中的“王衍一行”改为“王衍一家”。最终被杀者只有王衍及其近宗亲属，随行的前蜀降臣及其宗族千余人得免一死。
嫡庶倒置
李存勖早年娶韩氏为正妻，后又纳伊氏、刘氏为妾。三女之中，韩氏为首，伊氏居次，刘氏最末。刘氏位次虽低但最受宠，又生有长子李继岌。李存勖称帝后，有意立刘氏为皇后，但碍于宗法制度，不能乱了妻妾次序，是以迟迟不立皇后。后来，李存勖在宰执豆卢革、郭崇韬的奏请下，越过韩氏、伊氏，册立刘氏为皇后。韩氏、伊氏二夫人皆忿忿不平。
而对待父亲的妻妾，李存勖也是如此。根据宗法制度，皇帝以庶出继位，当以嫡母为皇太后，尊生母为皇太妃。但李存勖称帝后，却将嫡母刘氏尊为皇太妃，尊生母曹氏为皇太后。当时，刘太妃赴太后宫中拜贺。曹太后羞惭不已，面有愧色。 …
