李克用的另一养子李存信，也是一个"聪敏多计，少善骑射，能四夷语，通六蕃书"的将才，但是与李存孝关系不睦。景福元年（892年）正月，李克用任命李存信为蕃、汉马步都指挥使，协同李存孝一同攻打成德节度使王镕。但是，李存孝、李存信二人相互不信任，彼此逗留观望，贻误战机。最后，李克用只有改派李嗣勋，大败幽州、成德的军队，斩杀擒获3万人。平心而论，李存孝当时确实有保存实力，观望逡巡的问题，但并没有通敌。李存信却乘机向李克用进谗言，说"存孝有二心，常避赵不击。"这里的赵，指的就是成德节帅王镕。李存信的进谗，加速了李存孝反叛。心中忧惧的李存孝真的暗中联结朱温和王镕，还向唐廷输诚，表示愿意以邢州、洺州、磁州三州归顺朝廷，求赐旌旗与节钺。更有甚至，李存孝还主动请缨，表示愿意会同各道军队讨伐李克用。
唐昭宗接纳了李存孝的投诚，任命其为邢州、洺州、磁州节度使，但是并没有部署诸道一起讨伐李克用，仅命王镕策应李存孝。很明显，皇帝想坐山观虎斗。是年三月，李克用与义武节度使王处存联手攻打成德镇的王镕，结果竟然遭遇惨败，三万余人被斩杀擒获，李克用退驻栾城。
景福二年（893年），李克用亲率大军出井陉，逼迫真定，再度进攻王镕。此时的李存孝竟然还打算与王镕联手，并前去镇州，与王镕商议军机。李存孝明显的态度令李克用愤怒，是年七月，李克用先讨伐驻军邢州的李存孝。王镕立即出兵救援邢州，却被李克用大军击败于平山。
七月初六日，李克用大军打到王镕老巢镇州附近。此时幽州的李匡筹也被李克用解决，孤立无援的王镕只好向李克用投降，临阵易帜，"乞盟，进币五十万，归粮二十万"，更过分的是，王镕竟然还向李克用提出"请出兵助讨存孝"。于是，李克用与王镕兵合一处，三万大军驻扎于邢州东南的任县，而晋军另一支李存信则在邢州龙冈县的琉璃陂驻扎。
