后唐同光四年（公元926年）三月，时任后唐蕃汉内外马步军总管的李嗣源趁镇压叛乱时造反。李存勗亲率部分军队去征讨李嗣源，但在路上，许多士兵都投进了李嗣源的阵营里，李嗣源又占据了汴州，李存勗只好返回洛阳，准备联合其长子李继岌西征归来会兵一处，再进剿李嗣源。但就在四月，兵变发生了。
在此之前，李嗣源的先锋石敬瑭带兵逼近汜水关。李存勗火冒三丈，决定亲自率军赶去扼守汜水关。四月某日，他所统帅的骑兵和步兵按照他的命令在洛阳城外等候出发。李存勗早上起来和武将们吃早饭，忽然听到宫城兴教门外一片喧嚣声。他急忙拿起武器，带贴身的骑兵侍卫前去查看。他到了中左门后，只见他的亲兵将领郭从谦正领着他的亲兵向他冲来。
郭从谦本是一个伶人，因为嗓子好，所以被爱好戏曲的李存勗收为养子，让他做了亲军将领。郭从谦除了善于唱歌，还善于拉拢势力。他先认了后唐大将郭崇韬为叔父，然后又跟义父李存勗打得火热。当郭崇韬被李存勗的皇后杀掉后，他在部属中为郭崇韬鸣冤叫屈，暗中鼓动亲军，对李存勗极尽挖苦之能事。这一天，他终于等来了机会，发动了兵变。
李存勗带领侍卫冲杀过去，将郭从谦和他的叛军赶出门外，并迅速关上了大门。郭从谦在门外又重新组织人马，见攻不进去，就开始放火。火势一大，李存勗的守卫都跑了，郭从谦又杀进门内。李存勗与剩下的几十名侍卫拼死抵挡，在乱战中，有人向李存勗的脑袋射出一箭，箭正中其面门。不一会儿，李存勗就死了。几个伶人怕乱军进来侮辱李存勗的尸体，就把尸体拖到一个平台上，在上面又扔了一些李存勗生前摆弄过的乐器，一把火烧了。
李存勗早在四处征战时，一回到太原就会找来自己豢养的伶人们唱戏，但当初因为父仇未报，他没有太多时间跟这些伶人们天天在一起。当父亲大仇已报，他定都洛阳后，便开始迷恋上了戏曲。
李存勗画像
李存勗常常粉墨登场与伶人们共同演戏，每次出行必要有伶人陪同。因为这种关系，伶人们可以随时出入宫廷，有时还干预朝政。李存勗还用伶人作耳目，去刺探群臣的言行。
李存勗最宠爱的一个伶人叫景进，只要景进在他面前说谁的坏话，谁就会遭殃，所以群臣见了景进就格外害怕。李存勗又封两个伶人去当刺史，许多将士见自己身经百战而做不到大官，心中早已怨愤难忍。
但这还不是李存勗死亡的最主要原因。当各地叛乱四起时，去平叛的军队得不到军饷。当李嗣源向都城杀来时，李存勗的军队严重缺饷，有大臣建议拿钱出来慰劳士兵，可李存勗的皇后居然分文不出。许多士兵因为得不到军饷，都纷纷逃到李嗣源的军队里。所以，当郭从谦反叛攻城时，李存勗身边剩下的军队就已经很少了。
李存勗死后不久，李嗣源赶到洛阳迅即平定了叛乱，正式即帝位，就是后唐明宗。
