公元８１７年１１月的一天，天上刮着大风，下着大雪，气候寒冷极了.李愬突然命李祜、李忠义带领三千人组成突击队，作为先锋，自己和朝廷派来做监军的宦官带领三千人为中军，另一个将领带领三千人为后队，离营出发.将领们不知道出兵到什么地方去，跑去问李愬.李愬只是说：“向东进军.”
大军东行六十里，在夜里到了一个叫张柴村的地方.那里有一小队敌军，官军很快就把他们消灭了.
李愬命部队休息片刻，吃饱干粮，继续向东进发.将领们都跑去找李愬，询问大军的去处.李愬这才告诉大家说：“到蔡州去捉吴元济.”
此时夜深天寒，风雪大作，旌旗为之破裂，人马冻死者相望于道。张柴村以东的道路，唐军无人认识，人人自以为必死无疑，但众人都畏惧李愬，无人敢于违令。
夜半，雪愈下愈大，唐军强行军35公里，终于抵达蔡州。
近城处有鸡鸭池，李愬令士卒击鸡鸭以掩盖行军声。自从吴少诚抗拒朝命，唐军已有30余年未到蔡州城下，所以蔡州人毫无戒备，未发现唐军的行动。四更时，李愬军到达蔡州城下，守城者仍未发觉。李祐、李忠义在城墙上掘土为坎，身先士卒，登上外城城头，杀死熟睡中的守门士卒，只留下巡夜者，让他们照常击柝报更，以免惊动敌人。李祐等既已得手，便打开城门，迎纳大唐军。接着，又依法袭取内城。鸡鸣时分，雪渐止，李愬进至吴元济外宅。这时，有人觉察情形有异，急告吴元济说，官军来了。
吴元济还睡在床上.他不相信这是真的，毫不在意地说：“大概是洄曲的士兵前来讨寒衣吧.”
吴元济穿衣起床，忽然听到外面传令的声音，而应答的则有上万人，这才害怕起来.他带领卫兵，爬上墙头，负隅顽抗.他打了两天哪里抵挡得住，最后只得缴械投降了.
蔡州一破，吴元济驻守各地的叛军也全都向官军投降了.吴元济被押解到长安处死.
长期割据河北的藩镇，听到吴元济被处死的消息，非常震惊，纷纷表示愿意服从朝廷.唐朝统一的局面，暂时得到了加强。
