史思明不甘心自己的失败，又一次进攻河阳。当时，河阳有南、中、北三城，李光弼问郑陈节度使李抱玉道：将军能为我守南城二天吗？李抱玉反间道：如果超过二天怎么办？李光弼说：如果过期救兵不到，你可任意放弃。李抱玉接受了守南城的任务。在叛军攻城紧急时，李抱玉向叛军表示：城内粮食已尽，明天投降。叛军喜出望外，遂停止进攻，等待李抱玉投降。其实，这是李抱玉的缓兵之计，他乘机迅速修缮完备城防设施，加强守备措施，第二天，又与史思明军展开战斗。叛军气急败坏，又加紧攻城。李抱玉瞅准敌人的弱点，突然出击奇袭叛军，杀伤叛军甚多。史思明又一次遭到失败。更使史思明始料不及者，是董秦归唐。董秦原为瞬州刺史，史思明进攻仆州时，他与许叔冀、梁浦、刘从谏、田神功等投降史思明。这时，他随史思明进攻河阳，由于田神功已经反正归唐，对他有所影响，他也自感降敌可耻，遂于夜间率众50人突围，归降李光弼。这对史思明来说，当然又是当头一棒。
战争常是瞬息万变的，史思明进攻南城的失利，又有董秦的归唐，使他又改变了进攻的重点。当时，李光弼亲自率军电驻中禅，中禅是在黄河中间的沙洲上建立的城池，是专为保卫浮桥而修建的。此城不大，但却相当牢固，在城置栅，栅外穿堑，堑深二丈，宽二丈，易守难攻。这就是河阳的中城。十月十二日，史思明部将周挚放弃进攻南城计划，全力进攻中禅。李光弼命荔非元礼出强兵于羊马城抑制叛军，羊马城就是于城外临时构筑的类似羊圈或马圈的防御工事。由此看来，李光弼于中弹城内、城外构筑有完整的防御体系，对于战争的进程是有充分准备的。周挚依仗人多势众，准备强攻中禅。以车运载攻城的械器，向城逼近，又督众填平深堑多处，为向城进兵铺平道路，又开栅为门，破除前进中的障碍。在叛军这样步步前进的时候，荔非元礼却晏然不动。李光弼质问荔非元礼为何不阻击敌人。荔非元礼说：按照司空的意思，我们现在是要战，不是守。既要战，敌人为我们填平壕沟，有利于出击，为什么要阻止他们呢！李光弼对荔非元礼的主张颇为赞赏。
不久，荔非元礼率敢死队出击，前进数百步，荔非元礼发现叛军阵地防守严密，不易攻破、遂又退回，欲待敌人防守松怠时再行进攻。李光弼发现荔非元礼退回，以为他畏缩不前，遂命人召荔非元礼，欲将其斩首。荔非元礼以战事正紧为由，未曾从命。迟了一段时间，在叛军防守松懈时，他鼓噪而出，奋勇冲向敌阵，叛军措手不及，混乱异常，唐军又一次取得胜利。史思明进攻南城、中城的失败，又把进攻的矛头转向北城。在周挚率叛军向北城进攻时，李光弼也很快率众进人北城。李光弼登城观察敌阵，发现叛军虽多，但军容不整，必然可破。他询问诸将看到的敌人情况，大家认为，敌人西北隅力量最强，其次是东南隅。于是，李光弼命其爱将郝廷玉抵挡，郝廷玉要500骑兵，李光弼只给了300.李光弼又命其将论惟贞抵挡东南隅敌军，论惟贞要求30骑，李光弼只给200.李光弼命令诸将道：你们都要看我摇旗行动，我如果摇旗缓慢，你们可见机而动；如果我急摇旗三下至地，大家开始全面进攻，后退者斩首。同时，又向大家表示决心道：“战，危事，吾国之三公，不可死贼手，万一战不利，诸君前死于敌，我自劲于此，不令诸君独死也。”李光弼这种与将士兵共生死的决心，使其庵下大受感动，军士无不勇气倍增，奋勇出战。李廷玉身先士卒，猛冲敌阵，不料，其马中流矢而伤，只得退回。李光弼命人去斩李廷玉。李廷玉解释道：我并非战败，而是马受伤了。李廷玉换马再次上阵，大量杀伤敌人。仆固怀恩父子也曾稍有后退，李光弼又命人去斩仆固怀恩。仆固怀恩看有人提刀而来，立即勇往直前。这时，李光弼急摇其旗，全军将士视旗如命令，个个争先，舍生忘死，在震天动地的呼杀声中，猛冲敌阵。叛军闻风丧胆，全线溃乱，被杀千余人，500人被俘，还有溺死于水中者千余人，大将徐成玉、李秦授也被生擒，主将周挚带数名骑兵仓碎而逃。史思明不知道周挚已经惨败，仍在进攻南城。李光弼把大批俘虏送到河边上，以示唐军在北城的胜利，史思明才仓皇失措地退去。
