年，吐蕃入寇，移授邠宁节度使。821年，唐穆宗即位，被召回长安，在开化里赐他府第，以本官同中书门下平章事。不久迁任凤翔节度使，依前检校司空、同中书门下平章事。岁末，复授许州节度使（即忠武军节度使）。长庆二年（822年），李光颜兼深州行营诸军节度使，征讨王廷凑，但因朝廷制肘，请求辞去领军之职。824年，唐敬宗即位，正拜司徒，依前同平章事。后为河东节度使、太原尹、北都留守。宝历二年九月三日（826年10月7日），李光颜逝世，年六十五。敬宗废朝三日，赠太尉，谥号“忠”。