当时，在官军方面，主要有朔方节度使郭子仪和河东节度使李光弼都忠于唐朝，具有坚强的战斗力。攻入长安的叛军不得民心。长安市民和市郊的农民自动组成游击队，不断骚扰和打击叛军，他们与郭、李的官军遥相呼应，便叛军的活动范围受到限制。在人民的配合下，以郭、李为主的官军开始了反攻，军事形势发生了转化。
安禄山攻破洛阳后，自称“大燕皇帝”。他分兵向东向南进攻，企图占领江淮地区和江汉平原。这两个地区物产丰富，是唐朝的租赋和军饷的主要供给地。叛军志在必得，但多次猛攻通往江汉平原的南阳和通往江淮地区的睢阳（今河南商丘市），均没有达到目的。
天宝十五载（756年），四万多名叛军把一座只有三千官军坚守的雍丘城（在今河南杞县）围得像铁桶一般。城外援军已绝，城中箭矢已尽，看来是坚守不下去了。一个大雾弥漫的夜晚，城里忽然鼓角齐鸣，城墙上有无数的身影在晃动，似在缒城，“想必是夜劫营寨！”叛将令狐潮大惊失色，传令“用劲弓矢射击缒城人，不让守军下城”。一时间，万箭迭发，密如飞蝗；城头上也金鼓不辍，城墙人影上下晃动。双方相持到天明。雾消云散，令狐潮定睛一看，哪里有人缒城，原来是吊在城墙边上着满了箭的无数稻草人！这是唐军守将用稻草人向叛军“借”了十多万支箭。令狐潮气得哇哇直叫。
隔不几天，城墙上又是万头攒动，鼓角齐鸣，令狐潮以为是守军故伎重演，不加理会。谁知在稻草人中夹有五百名战士，一声呐喊，径扑敌营，杀得叛军哭爹叫娘。就这样，守将张巡真真假假、假假真真，与叛军大小战斗三百多次，令狐潮损兵折将，只得下令撤围。张巡是真源县令，他的军队是由军士、官吏和老百姓组成的义军。
叛军不断遭到官军一连串的打击，内部矛盾不断爆发。安禄山做了皇帝之后，生活更加腐化，以致双目失明，终于死在儿子安庆绪的屠刀之下。由于北线的史思明不肯为新的“大燕皇帝”卖力，又不断遭到李光弼官军的打击，郭子仪又竭力阻止叛军西进，安庆绪只得集中十三万兵力，由大将尹子奇率领，围攻通济渠上的军事重镇睢阳，企图在南线打开出路，控制江淮。
当时，睢阳太守许远向张巡告急，张巡就带三千将士前来支援，加上许远的将士共计六千八百人，共同守卫事关战争全局的睢阳。尹子奇指挥叛军轮番攻城，张巡督励官军昼夜苦战，十多天活捉敌将六十多人，杀死敌兵二万多人。
南霁云是张巡手下百步穿杨的“神箭手”，苦于不认识叛军主帅尹子奇。他有意削一蒿秆，射下城去。中了蒿秆的敌兵以为官军箭矢已尽，便立即跑去向尹子奇报告。南霁云看得真切，一箭射去，正中尹子奇的左眼。成为“独眼龙”的尹子奇发誓攻破睢阳城。不久又增加几万人马，用新式云梯、钩车、木驴等器械，每日加紧攻城，并断绝睢阳与外界的联系，企图困死城中军民。
张巡令南霁云带领骑兵三十人，突出重围到附近的临淮（今安徽临淮）节度使贺兰进明那里求援。但贺兰进明居然与其他唐朝将领一样，不伸援手。南霁云苦口请兵，贺兰进明只是不答应。但他赏识南霁云勇猛善战，有意相留，设下盛宴款待。请不到救兵的南霁云悲愤交加，他望着丰盛的菜肴，一口也不能下咽，突然抽出佩刀，斩断了自己的一个手指，鲜血淋漓地斥责贺兰进明自私，座中人都为之泣下……
张巡率领睢阳城中官兵出战四百多次，歼敌十二万人，自身的力量已消耗殆尽。请不到救兵，情势更加危急。吃完了战马，就吃麻雀、老鼠，最后吃树皮、草根。
公元757年十月，睢阳城陷落。全城仅剩下四百人，已饿得不能站直身体。张巡、许远、南霁云等被俘，与全城孑遗同赴死难。他们光荣地完成了阻挡叛军南进的战略任务。睢阳失陷后，不到十天，官军收复长安，不久，洛阳光复。安庆绪败退相州（今河南安阳市），以后叛军再也未进江淮一步。
唐王朝在军事上的胜利，不能取代政治上的腐败。唐肃宗根本不信任战功卓著的郭子仪和李光弼，他只相信宦官。当郭、李等一共九个节度使率兵围相州时，唐肃宗不让设立主帅，而起用不懂军事的宦官鱼朝恩为“观军容使”，使他成为事实上的主帅。759年春夏之交，史思明从范阳率兵十三万救援相州。双方决战时，由于官军互不统属，加之狂风骤起，飞沙走石，史思明乘势猛攻，六十万唐军大溃，洛阳再度失守。这次官军的失败，使得安史之乱又延续了四年。
史思明取得胜利后，设计杀死安庆绪，又自称“大燕皇帝”。公元761年，史思明又被他的儿子史朝义杀死，叛军因内讧而削弱了力量。第二年，唐肃宗死，他的长子李豫即位，李豫就是唐代宗。代宗借用西北回纥的军队收复洛阳，并乘胜追击叛军。到公元763年，已逃到老窝的史朝义走投无路，在一个叫温泉栅的树林中自缢身死。官军割下他的首级，送到了长安。“安史之乱”终于平定。