唐军趁雪夜悄悄进入蔡州城下，李愬命兵士轰赶鸡鸭发出声音掩盖行军的脚步声，麻痹守军。城中守军毫无戒备，唐军趁黑夜登上城墙，杀死熟睡中的守门士兵，打开城门，唐军迅速占领全城。这时有人报告吴元济，吴元济躺在床上说，俘囚作乱，天亮以后当杀尽这些家伙，紧接着又有兵士报告说城陷，吴元济依然不相信，还漫不经心的说定是有人索求寒衣。直到天亮以后吴元济听见唐军传令应者万人，这才相信，率亲兵登牙城抵抗，但为时已晚，唐军已经基本控制蔡州城，吴元济只好投降。
唐宪宗征讨淮西吴元济本身是得民心的，但是战争的消耗是巨大的。对于河北藩镇唐王朝已经没有足够的实力彻底消灭。但是摄于当时唐宪宗的决心以及唐王朝强大的态势各地藩镇纷纷归顺朝廷。唐宪宗最终还是统一了全国，，实现了“元和中兴”。李愬也因此战而名垂青史。
