唐玄宗於十一月十五日派特進畢思琛往東都洛陽募兵防守。安祿山的大軍雖遇阻礙，但由於楊國忠的無能，使安祿山於同年十二月十二攻入洛邑。東京留守李憕和禦史中丞盧奕不降，為安祿山所殺，河南尹達奚珣投降安祿山。負責守衛洛陽的安西節度使封常清、高仙芝采以守勢，堅守潼關不出。唐玄宗聽信監軍宦官誣告，以“失律喪師”之罪處斬封常清、高仙芝。天寶十五載正月初一，安祿山在洛陽稱大燕皇帝，改元聖武。

朝廷處死封常清、高仙芝之後，任命哥舒翰為統帥，鎮守潼關。唐室本可利用險要地勢暫時死守，保衛京師，但唐玄宗與楊國忠急於平亂，迫哥舒翰領20萬大軍出戰，最後以失敗收場。潼關一破，都城長安震驚，失陷在即。

唐玄宗於六月十三日淩晨逃離長安，到了馬嵬坡（今陝西興平西北23裏）。途中士兵饑疲，六軍不發，龍武大將軍陳玄禮率兵請求殺楊國忠父子和楊貴妃。楊國忠已經被士兵亂刀砍死，玄宗本欲赦免楊貴妃，但士兵繼續喧嘩，高力士苦勸之下，於是玄宗賜死楊貴妃。

後兵分二路，玄宗入蜀，太子李亨在靈州（今寧夏靈武）自行登基，是為唐肅宗。郭子儀被封為朔方節度使，奉詔討伐。次年郭子儀上表推薦李光弼擔任河東節度使，聯合李光弼分兵進軍河北，會師恒州（今日河北正定），擊敗安祿山部將史思明，收複河北一帶。