策軍將領劉德信兼併其部隊，朔方節度使李懷光也自河北前來勤王駐軍於咸陽。
他擔心李晟獨當一面會分去自己的功勞便奏請朝廷表示要與李晟合兵一處，朝廷命李晟移營。
李晟遂率部轉移至陳濤斜與李懷光合營，但李懷光卻遲遲不肯進兵。
李晟請李懷光出兵收復長安並請命率部擔任前鋒卻被李懷光拒絕。
李懷光駐軍咸陽八十餘日併兼吞別部，以等待戰機為藉口始終不肯出兵。
暗中勾結朱泚，反叛跡象逐漸暴露。唐德宗逃奔梁州，因駱穀道路狹窄，糧食供應困難。
德宗很後悔沒有聽從李晟的建議，又擔心地問渾瑊道:“李晟兵力孤絕，能打勝嗎？”
渾瑊道:“李晟秉性忠義，正直，意志不可動搖，我預料他一定能打敗叛軍。”
德宗方才安心並晉升李晟為尚書左僕射，同中書門下平章事。
李晟接受任命時邊拜邊哭道:“京師是國家的根本，如果大家都不肯進兵，誰能收復它呢？”
於是，修理衣甲武器，加高城牆，挖深濠溝，籌劃收復京師。
李晟率領孤軍處於朱泚與李懷光之間，內無糧草，外無援兵，處境極為險惡。
同時，駱元光統領的華州軍，尚可孤統領的神策軍以及戴休顏統領的奉天軍，韓遊瑰統領的邠寧軍都接受李晟指揮。
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此時，李懷光方才恐懼，李晟寫信公開斥責他，讓他打敗朱泚立功贖罪。
李懷光不聽又害怕李晟的襲擊，於是逃奔河中。
不久，李晟兼任河中晉絳慈隰節度使又兼京畿，鄜坊，丹延節度招討使。
這時，唐德宗欲西去成都，李晟卻認為皇帝應留在梁漢之地以安天下人心。
公元784年四月，興元元年李晟被加封為鄜坊京畿渭北商華副元帥。
當時，李晟與許多神策軍將領的家屬都在長安城中被朱泚當作人質。
有人提起此事，李晟流淚道:“怎麼能顧惜自己的家庭呢？”
此外，李晟與部下一起同甘共苦。以忠義和情誼激發軍心，全軍始終沒有怨言。
李晟領兵攻打長安通化門，叛軍不敢出戰。次日，李晟集合將領們詢問如何攻取長安。
眾將都要求先攻外城，然後掃清皇宮裡的敵人。
李晟卻認為叛軍若設伏兵與我巷戰，居民會喧鬧潰散，叛賊的精銳士兵集中在皇苑中，直接進攻這裡是挖他的心腹要害，想逃跑都來不及。
於是從東渭橋移營到光泰門，以大軍直逼都城，大敗朱泚部將張庭芝，李希倩。
經過激戰，長安城收復，朱泚率領敗兵逃離長安，李晟派遣兵馬使田子奇追擊。
其餘叛軍相繼投降，李晟駐軍在含元殿前住，在右金吾衛駐所住在右金吾衛駐所並命長安萬年縣令分頭慰問居民，軍隊秋毫無犯。
次日，李晟屯兵安國寺，斬殺跟隨朱泚叛亂的人。表彰堅貞不屈者並要求赦免被迫從賊的人，捷報傳到梁州，德宗流淚不止。
封李晟為司徒兼中書令，實封一千戶。德宗在東渭橋為李晟立紀功碑，親自撰寫碑文又命皇太子錄下碑文副本賜給李晟。
收復長安後李晟考慮到涇州臨近邊界且為軍事重鎮，然此地治理不善多次發生兵禍。
為此，他主動奏請前往涇州。於是，德宗命李晟兼鳳翔隴右涇原節度使，行營副元帥，改封西平郡王進駐涇州。
適逢韓滉去世而執政的張延賞又與李晟不和，多次在德宗面前進行詆譭，認為不能讓李晟久握兵權。
並推薦劉玄佐，李抱真主持西北邊事，讓他們立