李光弼说：“太原城周长四十里，这是多大的工程量！现在动手修缮，恐怕叛军没到我们先累倒了，你们既然没什么主张，那就好好听我的吧！”

于是他带领城中军民沿城挖掘壕沟取土，做成数十万块土砖置于城内，众人谁都不清楚他要做些什么。

等到叛军从四面赶来发动进攻，李光弼让人用这些土砖加厚城墙，遇有在战斗中遭敌毁坏的地方马上用土砖填补，就这样挡住了叛军一波又一波的攻击，墙体安然无恙！

史思明见始终无法对城墙造成实质性的伤害，便派人到山东去搬运大型攻城器械，并安排三千胡人骑兵护送。没想到走至广阳时（今北京大兴西南），遭到驻屯附近的唐军将领慕容溢、张奉璋伏击，全军覆没。

叛军围攻一个多月毫无进展，史思明心生一计，在军中挑选了两队精锐骑兵，一路明着攻南，另一路暗中向北，反复折腾用以疲敝唐军。谁知李光弼军令严整，即便是没有叛军来袭的方向，也都警戒森严毫不松懈，叛军根本无隙可乘。

为了更好的应对叛军，李光弼在全城范围内重金犒赏持有一技之长的人才，只要在作战中用的上都会任你发挥。有三名铸钱工以善挖地道入选，在防御作战中大发神威。

一天，几名叛军在城下仰脸叫骂，突然身体一沉凭空消失，原来是被唐军自地道中拖入城内斩首。叛军自此走路都会紧盯着脚下，唯恐死于非命。叛军动用冲车、筑造土山攻城，刚一接近城池就会陷落地下。

城内军民制做了能够发射巨石的抛石器，一发炮石飞出能砸死二十多人，叛军不敢在城墙附近逗留，退守于数十步之外，包围的愈发严密。

李光弼派人与叛军谈判，诈称翌日出降，叛军大喜过望，不再戒备。暗中却组织人手一直把地道挖进了叛军军营，用木桩顶起地面。

第二天，李光弼站在城上，派一名裨将带领数千人出城，装出一副要投降的样子。叛军集结在营内目不转睛的观看，猛然间一声巨响，地面塌陷了下去，叛军当即死伤数千人。唐军趁势掩杀，俘斩万余人。

正当叛军重新组织进攻时，安禄山已死的消息传来，安庆绪令史思明归守大本营范阳，留下蔡希德继续围攻太原。

史思明一走，李光弼更加不把叛军放在在眼里，迅速率众转入反攻。带着敢死队出城突击蔡希德，把叛军打的大败，阵斩七万余人，蔡希德逃遁而去，会攻太原的计划彻底破产。

安庆绪为了安抚笼络史思明，好让他继续为自己效命，将他任命为范阳节度使，兼领恒阳（今河北正定）军事，并加封妫川王。这一糊涂决策，无疑等于将范阳拱手送给了史思明。

同时，让张忠志为常山太守兼团练使，镇守井陉口，防止河东李光弼来袭。其余参与围攻太原的各路军队返回本部，招募士卒对抗唐军。

范阳是安禄山的起家之地，叛军攻陷长安、洛阳之后，将从两京劫掠来的大量珍宝全部运送到了这里，让史思明白白捡了个大便宜。

安禄山一死，在叛军当中属他资格最老、功劳最大。他坐拥强兵，手中又掌握着大把金银，立刻变得骄横起来，不再听令于安庆绪，安庆绪却是毫无办法可想。