与大将仆固怀恩奏称叛军不难扫除，皇帝下诏光弼攻洛阳，李光弼被迫进军，战于北邙（今河南洛阳北），仓皇之间，唐军兵败邙山（今洛阳北），河阳、怀州均陷，光弼退守闻喜（今山西闻喜东北）。肃宗不加罪，命其以太尉充河南副元帅，镇守临淮(今安徽盱眙北)。史思明被其子史朝义所杀。史朝义以精骑围宋州（今河南商丘南）。光弼移镇徐州（今属江苏）。宝应元年(762)，封临淮郡王，镇压浙东袁晁起义。宦官程元振、鱼朝恩等素与李光弼不睦，光弼晚年为宦官所谗。朝廷多次征召，光弼皆迁延不至，诸将因此不听指挥，病死徐州，年五十七岁。赠司空