李克用的长子李存勗善于骑射，胆勇过人，自幼便生长于军旅中，见惯了刀锋戎血，十多岁时便成为英勇的战士。
李克用的丧事刚办完，李存勖就设计捕杀了试图篡位的叔父李克宁。
当时，潞州之战正酣，多数人主张罢兵休战。李存勗力排众议，全身缟素，以哀兵之势南下攻伐，将士皆怀必胜之心。趁着漫天浓雾，李存勗率领周德威等将领分兵直捣后梁军的营寨，后梁军毫无防备，被李存勗打败，狼狈逃窜。当身穿孝服的李存勗出现在已被围困一年的潞州城下时，陷入绝境的守城将士们激动得泪如雨下，喊声震天动地。
潞州之战，李存勗不仅树立起自己的绝对威信，而且彻底扭转了之前所处的颓势。从此，一世枭雄朱温的优势顿失。三垂冈战役奠定了灭后梁的基础，常为后人称道。
得胜之后，李存勗回到了晋阳，开始了系统的整顿改革。为提高战斗力，他制定了严格的军律。他还在政治、经济等方面进行整顿，命令各州县保举贤良之人充任官吏，罢黜地方的贪官污吏，同时减轻人民的租赋税收，抚恤孤儿与老人，为民平反冤狱，严厉打击盗贼。
李存勗身体力行，每当路上遇到饥寒的百姓，就下马亲自慰问。从此，河东地区民心依附，百姓开始安居乐业。经济的发展反过来又为李存勗的作战提供了有力的物质保障。
李存勗在军事上的才能远远超过了他的父亲，他的骁勇善战也丝毫不逊于李克用。他喜欢冒险搏击，勇而寡谋，将战争看作游戏，常常只身冲锋陷阵、侦察敌情，有几次曾陷入重围，差一点被敌人生俘，但却秉性难改。李存勗在魏州前线曾率领百余名骑兵侦察敌情，与五千敌兵殊死搏杀，才得以突围。进攻杨刘城时，李存勗身先士卒，亲自背着柴草去填敌军防御的壕沟。
后梁开平五年（公元911年），李存勗在河北高邑与朱温的军队展开决战。朱温在进军路上心情烦躁，以至于交战之前就杀死了几个文官，勇将李思安也被他斩首。还未碰上晋军，就有流言在军中流传，说晋军大部队已经铺天盖地而来。朱温如惊弓之鸟，竟丢下自己的行营大帐奔逃到枣强意欲驻守，结果被拒。朱温恼羞成怒，与大将杨师厚一起攻城，攻陷后竟血洗该城。
李存勗派大将李存审在夜间先以数百名骑兵突袭后梁军，朱温不知虚实，不敢恋战，火烧大营逃命。惊慌之中又迷失了方向，走错了路。结果被李存勗所部及愤怒的河北百姓拿着锄头追杀。
高邑之战，朱温亲自统帅的50万大军被几千晋军打得落花流水，致使朱温又气又羞，最后竟一病不起，在返回途中，被自己的儿子朱友珪杀死。
朱友珪继位后，众兄弟都不服，特别是朱温嫡子朱友贞，更是打起了“除凶逆，复大仇”的旗号，联合魏博节度使杨师厚兴师问罪，最后杀死了朱友珪，夺取了皇位，是为后梁末帝。
暂时解除了后梁的威胁之后，李存勗随即全力对付幽州的刘守光。
刘仁恭之子刘守光为了争夺幽州节度使之职，在后梁军再次侵扰时，趁机夺占了幽州城，将父亲囚禁起来。此后便妄自尊大起来，一心想要当北方的盟主。李存勗巧施骄兵之计，和王熔、王处直一起尊刘守光为“尚父”，但刘守光并不满足，最后竟登基称帝。在刘守光派兵南下时，李存勗趁机派周德威攻破了号称拥甲30万的幽州，用白绢捆缚着刘仁恭、刘守光父子回到晋阳，献俘于家庙。在晋阳处斩了僭称燕国皇帝的刘守光后，又将刘仁恭押至代州，在李克用墓前处斩。
灭掉幽州和沧州后，燕地全被晋军所占，李存勗扫除了后顾之忧，自此全力南下与后梁争衡。
后梁末帝朱友贞能得帝位，全赖杨师厚相助，因此封杨师厚为邺王，加中书令衔。杨师厚手握重兵，权倾朝野，日久渐生异心。还未付诸行动，便身染重病而亡。
朱温的女婿赵岩趁机劝朱友贞，将魏博镇一分为二，削弱魏博镇的力量，以免尾大不掉。朱友贞便下诏将魏博镇分为天雄和昭明两个镇，天雄镇仍在魏州，昭明镇在相州，然后将财物和将士平均分给两镇。魏州将士世代据守本地，不愿远走他乡，于是发生了兵变，并向李存勗投降。李存勗见此良机，连忙亲自领兵赶赴魏州，斩首兵变头目八人以威慑兵变将士。同时又将杨师厚的亲兵收为自己的亲兵，以示恩宠。然后又下令严惩扰民的士卒，整顿军纪。
安定魏博内乱之后，李存勗率兵与后梁将统刘寻展开了决战。刘寻在后梁将统当中是最有智谋的，在魏县（今河北魏县东南）受挫后，认为晋军的主力集中于魏州，其大本营晋阳必定空虚，便想用奇兵偷袭，再回头取镇州、定州，然后平定河北地区。刘寻为迷惑晋军，让人做了许多草人，然后在草人的手上绑上旗子捆在驴背上，驴往返活动在城墙上，就像人在城墙上活动一样，自己则率领主力秘密地去奇袭晋阳。
李存勗知道刘寻用兵诡诈，见刘寻几天不出战，便派人侦察实情。得知刘寻已经弃城而去时，料到他必定袭击晋阳。李存勗立即派骑兵从后边急追，同时分兵日夜兼程赶回晋阳做防守准备。
刘寻得知晋阳已有准备后，只好转兵突围，想东进占领临清，切断晋军的粮草供应线。但晋将周德威此时已经领兵抢占了临清，对刘寻形成夹击之势。刘寻退居莘县坚壁不出，想伺机再动。后梁末帝朱友贞不懂军事，反而下诏催促刘寻速战。刘寻上报情况，认为晋军善于骑射，不宜速战，请求增发军粮，以便持久抵抗。朱友贞却斥责刘寻要粮不是破敌，而是“疗饥”，还派了宦官到前线督战。
刘寻固守半年后，李存勗为诱其出战，放言要回晋阳，刘寻以为有机可乘，便领兵出战，在晋军优势兵力夹击之下，后梁贞明六年（公元920年），梁兵大部分被歼，刘寻和几十个骑兵逃脱。李存勗乘胜追击，除了黎阳之外，后梁的河北之地丧失殆尽。
就在李存勗与后梁军队在黄河沿岸争斗时，北边的契丹见晋军后方空虚，便南下骚扰幽州等地，威胁晋阳的安全。后李存勗率领十万晋军，在幽州大破号称三十万的契丹骑兵。
后梁龙德二年（公元922年）正月，李存勗率军到新城（今河北无极境）南，与契丹前锋激战，结果契丹军败。李存勗继续北进，又在望都战胜阿保机，契丹兵北逃，李存勗追至易州。当时天降大雪，契丹人马无食，大批兵士死亡。阿保机不得不逃回更寒冷的北方。
至此，李存勗已经完成了李克用的两大遗愿。最后就是消灭朱温的后梁了。
后梁龙德三年（公元923年），李存勗在魏州称帝，因为唐朝对他家赐姓，所以自称唐室后裔，以唐为国号，以示续唐正统。李存勗先以太原为西京，定都洛阳后，又将太原改为北京，年号“同光”，史称后唐。
就在李存勗称帝的那年秋天，后梁主力与后唐军队对峙于黄河北岸，李存勗避实就虚，出其不意，突袭后梁的都城。十月，李存勗亲率精兵从杨刘渡过黄河，与已经深入敌境的后唐军在郓州会师。紧接着，后唐军队以李嗣源率领的轻骑兵为前锋，绕过后梁掘开的黄河堤坝所形成的黄泛区，回师救援不及的后梁主力随即投降。后梁灭亡。李存勗用木匣装着后梁末帝朱友贞的首级，祭献于太庙。
经过20年的血战，李存勗统一了北方。李克用留给他的三个遗愿，至此全部完成了，称雄天下的夙愿终于实现。
