万般无奈之下，刘守光只好亲自登城，对周德威言道：“若晋王亲至，守光将开门泥首听命。”

周德威一听，忙遣人至太原，将刘守光之言告诉了李存勖。李存勖大喜，当即让张承业回太原留守，他则亲自驰马抵达幽州。

李存勖单骑驰至城下，对刘守光数落道：“朱温篡逆，本王本欲会合河朔五镇之兵兴复唐祚。谁曾想刘公却别怀不善之谋，仿效朱温，僭妄称帝。镇、定二帅皆已俯首事公，而公却不加体恤，以兵侵盟，所以才有今日之役。大丈夫无论成败，都须有个主张，眼下形势，公将何如？”

刘守光垂首道：“我今日已为俎上之肉，一切但凭晋王裁决。”

李存勖看着刘守光将他那高大魁伟的身子蜷缩在垛口之上，两眼还不住地流着眼泪，心中也觉不忍，遂从箭壶中取出一支箭来，双手高高举起，发誓道：“只要刘公能出城相见，本王定保公性命无忧，若有相违，定如此箭。”说罢，双手一用力，只听“啪”的一声，箭杆从中断折。

刘守光见状，想了想道：“今日天色已晚，明日定当出城拜见晋王。”

当晚，刘守光准备出降，李小喜却道：“微臣听说，李克用临死之前，曾交给李存勖三支箭，让他报三个大仇：第一支是朱温，第二支是契丹，第三支即是陛下父子，不知陛下可知？”

刘守光点了点头：“确有耳闻！”

李小喜道：“陛下若降晋，李存勖又怎会违背此誓呢？”

刘守光大悟，心想：与其受辱而死，倒不如拼死一搏，也许还有一线生机，遂决定死守幽州。然而，李小喜却于当晚偷偷地越城而出，径往晋军大营求见李存勖，并对李存勖道：“末将苦劝再三，刘守光却死活不降，眼下城中力竭，只要大军齐攻，不出两日，这幽州就是晋王的了。”

次日午后，李存勖见刘守光始终不出，这才相信李小喜之言，不禁大为恼怒，竟然亲自督战，令诸军四面攻城。三镇联军见晋王亲临，士气大振，到了日落时分，即将幽州攻破，刘仁恭及其妻妾、家族三百多口被俘，但却不见了刘守光及其妻儿。

李存勖进入幽州后，即以周德威为幽州卢龙军节度使，兼侍中，以李嗣本为振武节度使，赐号“威信可汗”。刘守光的“兵部尚书”刘审交也被生擒，李存勖早知道此人甚有才略，便赦免了他，改任他为太原王府从事，同时，又下令悬赏缉拿刘守光。

刘守光扮作百姓率李氏、祝氏两位夫人及刘继珣、刘继方、刘继祚三个儿子趁乱逃出幽州后，无路可去，只好去沧州投奔刘守奇。于是，昼伏夜行，急急往沧州逃去。此时，正是寒冬腊月，处处天寒地冻，刘守光何曾受过这等大罪，只一天，脚就被冻肿了。后来，又迷失了道路，误入燕乐之境，只好白天藏匿在坑谷之中，夜晚再摸黑赶路，一连好几天都没有饭吃，后来实在饿极了，只好让夫人祝氏去到村子上讨些吃的。

祝氏好不容易在一家农户讨了一些吃的，这家农户的男人叫张师造。张师造见这妇人身着绸缎，容貌俏丽，举止言谈更不像普通之人，便偷偷地跟在了她的身后，终于让他发现了刘守光一行……

刘守光被押到幽州的时候，李存勖正在设宴庆贺。李存勖一见刘守光蓬头垢面的那个狼狈样，便戏说道：“你主我客，世间主人哪有这样回避客人的？”刘守光叩首道：“守光既已如此，此时只求速死。”李存勖不语，却让他与刘仁恭继续住在馆舍里，并赐给他们各种用具、衣物、膳饮。

李存勖命王缄起草露布，王缄不知露布的行文格式，只好将刘守光的罪行像流水账一样如实地写在了一大块白布上。

李存勖欲取道云、代回太原，王镕、王处直却恳请他取道中山、真定到井陉，好让三镇军民都能亲眼看到刘仁恭父子的下场，李存勖答应了他们，当即奏凯而回。一路上，围观者甚多，只见刘仁恭父子披枷带锁的并排站立在露布之下。刘仁恭屈辱之极，不住地唾骂刘守光道：“老夫怎么生了你这个逆贼，我一生心血，竟然败于你这个冤孽之手！”

刘守光只是耷拉着脑袋，自始至终一言不发。