最后李克用怀疑了，那些人就更进一步的给李存孝挖陷阱。他们中就有人去李存孝面前说皇帝有要杀你的念头啊，并且建议他造反。李存孝听信了这些人的鬼话，于是便开始计划。这些人又连忙跑到皇帝面前，说李存孝要谋反。皇帝一听，慌了，连忙派兵将李存孝围在了城里。之后又让李存孝的夫人去劝说他，让他投降，因为他担心如果李存孝发怒的话，会直接动武，到时谁输谁赢就不一定了。
但在李存孝投降后，李克用并没有像他之前说好的一样给李存孝钱和活路。而是对他动用了五牛分尸的酷刑。更值得一提的是，在实施刑法的时候，那五头牛根本拉扯不开李存孝，还反而被李存孝给拉扯倒了。就这样一位武才，最后可能也是寒心了吧，竟主动要求打断自己的骨头，最后才被五头牛拉扯分尸了。
李存孝死后，将他葬在了太山，因为人们都知道他是被冤死的，所以对他很是敬重。把他奉为太山的山神。所以盗墓贼是不敢动他的陵墓的，况且他的坟墓里面也确实没什么东西。
