段凝自高陵津渡河，进军澶州，并掘开滑州南面的黄河大堤，以河水阻挡唐军。董璋出兵石会关，进逼太原，霍彦威出兵卫州，进犯镇州、定州。王彦章则与张汉杰统领禁军，屯军兖州，伺机收复郓州。四路大军计划在十月向后唐发动总攻，但造成兵力分散，东京防御空虚。不久，梁将康延孝投降后唐，将后梁军情尽数告知李存勖，建议唐军趁虚袭取东京。王彦章率军渡过汶河，进攻郓州，结果被唐军击败，撤退至中都。
李存勖率军攻破中都，俘杀王彦章、张汉杰、刘嗣彬等梁军将校，继而攻取曹州，长驱直入径逼东京。朱友贞忙命张汉伦赶赴黄河前线，催促段凝回军勤王，同时让开封府尹王瓒征发百姓登城防戍。但因黄河决堤，河水泛滥，张汉伦无法前进，没能调来勤王军队。
此时，东京已无险可守，有大臣建议朱友贞西奔洛阳，集中各地军队再与后唐对抗，朱友贞却拒绝西逃，认为自己一旦离开东京，就再不能保证有人会继续忠心于他。当时，宫中大乱，朱友贞藏在寝宫的传国玉玺都被人趁乱偷走。
朱友贞知道亡国难免，便将控鹤都将皇甫麟召到建国楼，对他道：“梁晋乃是世仇，你快杀了我，不要让我落在仇人手里受辱。”皇甫麟连称不敢，朱友贞又道：“你不肯杀我，是要将我出卖给晋人吗？”皇甫麟欲自杀以明心迹，被朱友贞拦住，君臣二人相对恸哭，皇甫麟遂杀死朱友贞，随即自刎而死，朱友贞终年三十六岁。
唐军进抵东京，王瓒开城投降，后梁灭亡，李存勖命收葬朱友贞，将其首级藏于太社。不久，段凝军至封丘，解甲归降后唐，李存勖命处死赵岩、张汉伦、李振等后梁大臣，拆毁后梁宗庙，并追废朱温、朱友贞为庶人。
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