这一战让李光弼声名大振，即位的唐肃宗对他愈发重视，于是命他率军赶赴太原。抵达太原以后，李光弼手中只有不到一万的部队，且多是老弱病残，战斗力很弱，然而叛军多达十几万。面对数倍于自己的敌人，太原守军人心惶惶，众人都觉得必败无疑。有的将领建议修建城墙，据城而守。李光弼否决了这个提案，他认为叛军不日就将抵达太原，现在修墙为时已晚，毫无意义。于是李光弼下令大部分军队固守，少量精锐部队出城骚扰敌军，同时兼以挖地道等方式突袭敌军。在李光弼的反击下，叛军措不及手，损失惨重。太原一战中，李光弼以少胜多，以弱胜强，斩敌七万多，这是平乱战争第一次重大胜利，也是重大转折点。
此后，李光弼与郭子仪一起与叛军作战，最终艰难地打败叛军，平定叛乱。在平乱之战中，李光弼贡献巨大，《新唐书》称赞他是"战功推为中兴第一"。
仅从军事领域，李光弼的确不输郭子仪，只可惜他的政治能力却远不如郭子仪。李光弼连战连捷，朝堂上嫉妒他的人不在少数，比如大太监鱼朝恩等经常构陷李光弼。唐代宗此时其实还是信任李光弼的，但李光弼听到风声以后担心自己被鱼朝恩等人陷害，于是屡次不受诏令，推辞入朝。
李光弼在军中的威望本来很高，但他屡次不入朝，导致他的部将对他的态度开始发生转变，许多人在背地里议论他。李光弼既愧疚又耻辱，最终竟抑郁而死。这样一位国之栋梁，一代英杰，在战场上战无不胜，中兴大唐，最终却因宦官的构陷而以这样落魄的结局收场，实在令人悲叹。
