张全义、李镗、李重胤、邓季筠等人率五万汴军杀至泽州城下，李罕之一见张全义，登时火冒三丈，亲自率军杀出城来。两军阵前，李罕之质问张全义道：“你我兄弟一场，你为何要相助他人？”
张全义道：“我奉朝廷之命而来，还望兄长能弃暗投明，归顺朝廷。现今张相公已率数十万王师进围太原，葛仆射也已入据潞州，汴州大军屯于晋、绛，不出十天，沙陀将无穴自处，到时候兄长何路求生呢？”
李罕之豹眼圆睁，喝道：“晋帅待我不薄，俺可不像你，朝秦暮楚，小人一个，什么‘全义’，俺看是全无信义！”
张全义恼羞成怒，李重胤早已忍耐不住，大喝一声，直取李罕之，李罕之飞马接住，二人武艺竟是不分上下，战了数十个回合，不分胜负。李镗见河东军人少，当即挥兵掩杀，河东军大败，李罕之担心泽州有失，只得率败军逃回了泽州。汴军趁势扎营，将泽州围了起来。
李罕之见汴军势大，只得遣人突围，向李存孝求救。李存孝闻听张全义说“沙陀将无穴自处”，不禁大怒，竟然只率三百亲骑直逼汴军营寨，高声叫道：“我，‘沙陀求穴’者，需要尔等之肉犒军，快选肥胖者与我决斗！”
张全义素闻李存孝勇悍无比，便劝戒诸将不要出寨，邓季筠不服，说道：“别人怕他，我却不惧。”竟率所部三千人出城迎战，张全义苦劝不住。
李存孝见邓季筠出寨，问道：“看你长得实在不肥，为何出来？”
邓季筠道：“少罗嗦，可曾听过你邓季筠大爷的名号？现在我就来教训教训你这不知死活的沙陀小子。”
李存孝倒是听说过邓季筠乃是汴军中有名的骁将，便道：“倒还真听说过你的姓名，只不知手上功夫如何？”
邓季筠喝道：“这就让你尝尝爷爷的手段！”
二人当即斗在了一起，初时，邓季筠枪法神出鬼没，尚能与李存孝战个平手，李存孝一边抵挡，一边出口赞道：“果真有两下子！”但是时间一久，邓季筠就有些渐渐不支了，冷不防，被李存孝一槊磕飞钢枪，邓季筠见势不好，便想勒马回阵，李存孝“乌云”马快，一伸手就把邓季筠提了起来，就这样拎着邓季筠策马驰回了本阵，扔到了地上，并让两个亲军把邓季筠绑了，押赴营寨。随后，他又一挥铁槊，高声喝道：“给我杀！”
三百飞虎骑军早就忍耐不住了，一听李存孝此令，尽皆口喊“杀”声，飞马冲入汴军军阵。
张全义、李镗、李重胤等，见河东军人人身着黑色劲装，个个如狼似虎，李存孝更是一人二骑，在汴军阵中上下翻飞，一会儿在黑马上，一会儿在白马上，铁槊一挥，汴军便倒地一片。李镗、李重胤等虽久历战阵，但也从未见过如此勇猛的将军和骑军，只看得目瞪口呆，眼见得已有数百汴军送了性命，这才想起下令放箭，李存孝见好就收，只说了一个 “撤”字，飞虎骑军便紧随着他撤出了战阵。真正是，来如风，去如电，眨眼之间，就没了踪影。
这一阵，直杀得汴军人人惊惧，自此之后，汴军只要听到“飞虎将”李存孝和“飞虎骑军”之名，就止不住地心胆俱寒。
当夜，李镗、李重胤担心李存孝来袭营寨，便与张全义商量，想将大军后撤至马牢关扎寨，张全义也有此想，下令全军拔寨后退。不想，此事却被河东军的斥候探知了，李存孝、李罕之闻报，当即各率部众从后追杀。正在后撤的大队汴军突遭追杀，不禁大恐，军中到处盛传“鸦儿军杀来了！”“飞虎骑军杀来了！”“飞虎将杀来了！”一时间，汴军阵容大乱，尽皆夺路南奔。李存孝、李罕之见状，更是紧追不舍，一直追至马牢关，汴军猝不及防，被杀了个措手不及，却哪还来得及扎寨了，数万大军丢下粮草辎重就逃，竟被数千河东军斩杀了一万多人。河东军一直追杀至怀州，方才收兵——汴军原本有计划的后退，竟演变成了如此大规模的溃败！
五万汴军兵溃马牢关的消息传到晋州后，朱友裕大惊，竟误认为河东大军到了，担心自己孤军被围，竟率领他的五万大军匆匆退回了河阳。
李存孝遣人将邓季筠押送至太原，李克用久闻邓季筠之名，一见面即为其亲自松绑，竟当作上宾对待。邓季筠初始不降，但在盖寓的一阵劝说下，最终还是投降了李克用，李克用大喜。此时，他已得知张全义、朱友裕两路汴军退军的军报，便令各军齐集潞州城下，严命诸将一定要把潞州夺回来。此令一出，潞州城下很快就聚集了十余万河东军！
葛从周、黄文靖此时也已得到了张全义、李镗、李重胤兵败、朱友裕兵退的军报，如此一来，眼下的潞州就已成了一座孤城了，凭他们区区千余人是绝难守住的，三人一商量，只好决定弃城突围，便由葛从周在前、黄文靖殿后、朱崇节居中，劲弓利刃外向，趁夜出城突围。黑夜之中，河东军不敢逼得太近，潞州的汴军就这样全军撤回了河阳。
各路军报很快就传到了朱温帐中，朱温顿感窝囊之极：此次汴军出兵近二十万，又有朝廷大军、燕、赵、云之兵牵制，不但寸功未有，而且损兵折将，追其原由，实是张全义、李镗、李重胤首罪，但张全义是客将，不好问罪，只好对诸将道：“李镗、李重胤违我节度，不能立功，留其何用？”
诸将跪地求情，但朱温铁了心，谁的话都不听，竟将二人斩首示众了。
李存孝进入潞州后，第一件事就是捉拿冯霸等叛将，并将他们全都斩首示众，石元佐也死于乱军之中。
李存孝以三千飞虎军击退汴州大军之事，很快就传到了李克用耳中，李克用自是夸赞不已，因而，当他听说潞州已经被李存孝夺回后，当时就想授李存孝为潞州节度使，不想，李存信等人却是坚决反对。