双方正僵持不下时，李克用病逝，世子李存勖袭位，当时李存勖地位尚未稳固，见周德威领重兵在外，他有点不放心。所以他命令周德威撤军。周德威回师晋阳，他一身正气，为表示忠心，他将全部军队都留在城外，独自一人入城奔丧。见到旧主后，他伏在李克用的灵柩前痛哭不已；然后又恭礼谒见李存勖，消除新主对他的疑虑。李存勖稳定政局后，决定亲自援救潞州。
908年五月，晋军埋伏在三垂冈下，趁大雾弥漫之时突然进攻夹城。梁军毫无防备，大败而逃，潞州之围得以解除。此战周德威表现神勇。本来他曾与李嗣昭有矛盾。李克用临终时，曾对李存勖道："进通（李嗣昭小名）忠孝仁厚，必不负我，但他如今被困在潞州一年有余，周德威不能解潞州之围，恐怕是因为他跟周德威关系不和吧。你替我告诉周德威，若不能解潞州之围，我死不瞑目！"周德威得知李克用遗言后，痛心不已，因而在潞州解围战中拼死力战，大发神威，最终解救了李嗣昭，两人和好如初。
（二）柏乡之战，力挽狂澜
910年十一月，后梁大将王景仁率8万大军攻打成德镇，屯兵柏乡。成德节度使王镕向李存勖求援。李存勖先命周德威率部进驻赵州，而后亲率晋军东进，与周德威会合。十二月，李存勖兵至野河北岸，距柏乡仅有五里之处驻兵。当时，梁将韩勍率精兵3万迎战，装备十分精良。晋军兵少，大家对梁军有畏惧之意。周德威激励将士道："梁军多是杀猪屠狗之辈，商贩出身，虽铠甲鲜亮，但徒有虚表耳，十人不敌我军一人，有何惧哉，给我打！"他亲率精骑攻击梁军两翼，在敌军阵内来回冲杀四次，梁军被俘获数百人，狼狈逃回营中。
