《孙子兵法·势篇》云：“凡战者，以正合，以奇胜。故善出奇者，无穷如天地，不竭如江河。”
《百战奇胜·奇战》亦云：“所谓奇者，攻其不备，出其不意也。”
李存勖一平息内乱，在朱温大意，以为稳操胜券离开泽州前线的第十二天即挥师出击潞州。疾驰六日，悄然伏兵于三垂冈。三垂冈位于上党（今山西长治），古称天下之脊。战国时秦为统一天下，与赵国在此展开了著名的长平之战，秦国获胜，进占长平，秦将杀神白起在此坑杀赵国已经投降的45万士兵，是为中国古代史上最为惨烈的一场战役。
唐天祐五年（公元908年）五月二日，会大雾昼瞑，晋军兵行雾中，从三垂冈扑向距四十五里外的潞州。李存勖以周德威为潞州西北军，李嗣源领兵攻打东北隅，填堑烧寨，鼓噪而入。梁军无斥候，将士均在深眠，忽然晋兵天降，加之鼓噪雷响，军中惊扰，大溃。梁招讨使符道昭上马欲战，马倒，为晋人砍杀。梁军失亡将士卒以万计，资粮、器械委弃，堆积如山。
拿下潞州，周德威欲乘胜攻击泽州，李存勖命李存璋同行。梁河南留守张全义急召驻洛下右龙虎统军上将牛存节，存节以本军及右龙虎、羽林等往救上党。师至天井关，牛存节谓对诸将曰：“是行也，虽不奉诏（这次出师，虽非奉帝诏命），然要害之地，不可致失。”军士有疑，牛存节诫士卒曰：“事急不赴，岂曰勇乎！”自己举策先行，衔枚夜驰，士卒随之。比至泽州，守埤者已纵火鼓噪，以应晋军，刺史欲保衙城，无奈军心已难控制，不知如何是好，闻存节至，军民稍定。牛存节入城，晋军亦追随而至，四面攻斗，穴道钻城。存节选勇士数十亦穴以应战，晋军未能进，梁军以劲弩射杀，中者皆塞于洞，历经十三日苦战，晋军死伤甚众，梁将刘知俊彼时亦聚集溃军增援泽州，李存勖怕晋军有失，令周德威焚营退兵，泽州终于为梁保住。
三垂冈之战，见证了李克用李存勖父子的完美传承，是晋军再起的转折点。朱温接到潞州败报，深感后生可畏，长叹一声曰：“生子当如是，李氏不亡矣！吾家诸子乃豚犬尔。”
李存勖归晋阳，休兵行赏，以周德威为振武军节度使，兄事张承业升堂拜其母并厚赐礼物。在内，严肃军纪、任用贤才、抚恤孤寡、惩治贪腐、减少不必要的刑罚、惩治盗贼，境内大治一新。
唐哀帝李柷被迁开封以北曹州（今山东菏泽），住被朱温冤杀的梁将氏叔琮旧居，从十三岁被立为帝，一直以来，李柷对朱温都是乖觉自律，言听计从，被迫逊位，时年十七岁的这个少年，也不过求个活命，但他活着，太原李克用、凤翔李茂贞、西川王建仍以他为正朔，不承认朱温的大梁，朱温不愿为他和各地强藩费心费力争抢战斗，于唐天祐五年（公元908年）二月二十一日派人将他鸠杀，连同唐昭宗皇后何太后一起杀死，李柷是以王礼葬于济阴县定陶乡（今山东定陶县）。
公元479年，南朝年仅13岁的宋顺帝刘準面对逼他禅位给大将军萧道成的大臣王敬则曾悲愤地说：“愿生生世世，再不生帝王家。”不知道唐哀帝李柷临终之前是否也会如此悲鸣…
失潞州，保住泽州，朱温为牛存节忠义勇敢灵活欣慰赞叹，五月底，迁其为左龙虎统军，任六军马步总指挥，十月，委以绛州刺史。
李茂贞不断派兵侵扰雍州，晋兵亦时常出没晋州、绛州，梁开平三年（公元909年）正月二日，朱温迁太庙四室神主至西都洛阳，汴梁开封仍为东都，拟将滑州的酸枣县、长垣县、郑州的中牟县、阳武县、宋州的襄邑县等九县并归开封，升为京城辖区。朱温颁发诏令严禁奢华曰：“崇尚俭朴、排斥浮华，贡奉雕饰炫目，徒耗资财，浪费人力。凡今后各道进献贡物，一概不用金银饰物装饰戈甲剑戟，牛马鞍络，更不必涂金箔，雕龙刻凤，如有，官员不准接受呈进。
五月中旬，梁左龙虎统军刘悍譖朱温，云威镇长安的佑国节度使王重师潜与歧（凤翔李茂贞处）通。
王重师为五代十国第一剑术家。早年投于朱温麾下，北伐幽、沧、镇、定各州，屡与晋军接战，颇得士心，多胜捷，授雍州节度使，数年治戎恤民，很有威惠。镇长安数年，境泰民安。五月初三，梁将刘知俊克延州，朱温命其乘胜夺取坊州，知俊难之，辞以阙食（以缺少军粮为由不战），朱温召他回京述职，知王重师贡奉不时，初五，亦召他入京述职，以刘悍代职佑国留后。刘悍至长安交接，王重师不为礼，见之青门（将他拒于青门），悍因驰白朱温，言重师有二志，五月二十日，朱温贬重师为溪州（在湖南境内）刺史、不行，再贬崖州参军，未行，赐死，灭族。
忠武节度使兼侍中刘知俊因未取坊州见召，尚未入朝，惊闻王重师被赐自尽族灭，惶恐疑惧，朱温是以知俊取丹州、延州之功，意欲厚赐，并为河东四面行营都统征伐晋阳，非为未取坊州加罪于他。刘知俊弟、右保胜指挥使刘知浣时从朱温于洛阳，密使人语于兄长曰：“入必死。”刘知俊功名浸盛，以为朱温杀重师，是为猜忌日甚，内不自安，自己家口森森，生与死之重负，不免让他踌躇万分，何去何从，却难决断，只是弟弟使人催促，为家族不出意外，于梁开平三年（公元909年）六月十六日，刘知俊还是凭据同州