张濬此次出兵征讨河东，本欲倚仗朱温及河朔三镇（魏博镇、成德镇、卢龙镇），但朱温虽遣军出战，但自己却率主力部队东征武宁、天平等镇。成德镇、魏博镇因正倚仗李克用庇护，并未出兵，而张濬与河东军尚未正式交锋，副使孙揆便被擒杀，卢龙军、云州军亦败，邠宁军、凤翔军、鄜坊军、夏绥军等皆望风而溃，杨复恭又从中作梗，因此最终大败而回。
李克用上表向唐廷申诉，命令被李克用抓住的宦官带着李克用的奏折回京，奏折抵达京师的时候，张濬兵败的消息传到京城，朝廷大为震动，遂将张濬贬为检校户部尚书、鄂州刺史、武昌军节度观察等使。后追贬连州刺史，张濬出发到蓝田关之后停下不走了，前往华州依附军阀韩建，因为当时朝廷式微，对张濬私自依附军阀的行为也没办法追究。
宰相韦昭度被杀，唐昭宗准备召老臣孔纬入朝重用，又让张濬担任兵部尚书，领天下租庸使。唐昭宗被劫持到华州，张濬的天下租庸使一职被罢免，改任守尚书右仆射，张濬只得上疏请求致仕，唐昭宗下诏让张濬以尚书左仆射的头衔致仕，张濬遂回到洛阳，在长水县别墅隐居起来。
张濬虽然隐居山林，依旧上书对朝廷的得失过否提出建议，唐昭宗之子德王李裕被立为伪皇帝时，张濬向各大藩镇写信请求他们起兵勤王。王师范青州起兵，想让张濬担任军师，事情不仅没成功，张濬写信勤王的事也被泄露。朱全忠有篡夺唐朝天下之心，担心张濬鼓动其他军阀讨伐自己，遂令死党张全义扮成盗贼将张濬全家杀害。
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