斩落头角：肃宗先命李嗣业"进四镇、伊西、北庭行军兵马使"，在郭子仪、回纥军等陆续会师后，肃宗便开始着手收复京师长安。至德二年(757年)九月，肃宗令广平王李俶为元帅，李嗣业部为前军先锋 ,郭子仪部为中军 ,王思礼部为后军,拉开了打击十万叛军的大幕。战斗中，李嗣业带头冲杀，常奋力大呼: "今日不以身饵贼 ,军无孑遗矣"。或"乃肉袒,执长刀,立于阵前,大呼奋击,当其刀者,人马俱碎,杀数十人,阵乃稍定"。亦或"帅前军各执长刀,如墙而进,身先士卒,所向披靡。""又与回纥出贼阵后 ,与大军夹击"等等。在李嗣业等大唐兵将的奋力拼杀下，此战，共斩敌6万 ,生擒2万，将盘踞长安的叛军一举击溃。
嗣业殉国：夺回长安后，李嗣业率安西、北庭军，随大军东征，大军克潼关斩敌5000，又连续拿下华阴、弘农二郡，但叛军却很快收合余散 ,纠集兵马15万驻屯陕州。至德二年(757年)十月，"嗣业与子仪遇贼于(陕州)新店 ,与之力战",官军"初胜而后败 ,嗣业逐急应接。"幸亏回纥军及时驰援，攻陷了叛军西北角，"嗣业又率精骑前击,表里齐进,贼众大败"，一举斩首10万级,横尸30里。"进收东都,嗣业战多。十二月,嗣业因功加开府仪同三司、卫尉卿,封虢国公,食实封200户。
立下收复洛阳的战功后，李嗣业又与鲁炅、来瑱、李祗、李奂部互相配合,"徇河南、河东郡县 ,皆下之。"转过年来，李嗣业因功升任安西、北庭行营节度使，率部屯驻河内（治怀州），几个月后，唐肃宗令李嗣业兼任怀州刺史，九月，李嗣业奉皇帝诏命率安西和北庭军会同九位节度使，共同讨伐安庆绪，此次会战将安庆绪围困在邺城。开局虽然很顺利，但由于唐肃宗没有明确总指挥，导致各节度使各自为战，使攻城战打成了持久战。在一次与敌军交锋的时候，李嗣业不幸中箭身亡。
