李德裕奉命起草诏书，派李回出使，宣谕成德节度使王元逵、魏博节度使何弘敬为朝廷立功，二镇节帅都到城外迎接，接待极为恭敬。[37]接着便命王元逵为泽潞北面招讨使，何弘敬为南面招讨使，与河阳节度使王茂元、河东节度使刘沔、河中节度使陈夷行合力讨伐，并决定于七月中旬，各道兵马一齐进发。
李德裕总结了贞元、太和年间朝廷伐叛的经验教训，一是各藩镇出兵才离开边境，军饷便由国家负担，则藩帅迁延不再进军;或是取得一县或一栅寨，都以为胜捷，也逗留不前，因此多是出兵无功。这次刚一进兵，李德裕即奏请命王元逵径取邢州，何弘敬直取鄜州，王茂元取泽州，李彦佐、刘沔取潞州，不攻取县邑。[38]因此，各路兵马似尖刀一样，直插入叛镇的心脏地区。二是监军干预军政，束缚了将帅的手脚，指挥不力。李德裕又和枢密使杨钦义、刘行深商定，监军不得干预军事，只取少数兵自卫，赏罚与将帅一视同仁。这样;号令既简，将帅得以施其谋略，故所向有功”。魏博何弘敬出兵迟缓，李炎命忠武军王茂元向魏博方向移动，何弘敬大惊，怕引起内部军变，仓皇出师与刘稹开战。
李德裕运筹帷幄，指挥若定。他随时注意前线作战的进展情况，善于抓住薄弱环节，及时正确地处理一些军务。当他发现晋绛行营节度使李彦佐从徐州出发以后，行动迟缓，尚未交战，便立即上奏李炎，认为李彦佐顾望不前，没有讨叛的意思，及时改派骁将石雄取代他。石雄代替李彦佐后第二天，即进击乌岭，连破五寨，俘杀叛军数以千计。王元逵进击尧山，又击败了刘稹的救兵，立了战功，李德裕则立即奏请李炎，加授王元逵同平章事，大力表彰他的功劳，以激励他将。八月，昭义大将李丕前来投降官军，当时有人怀疑他是诈降，李德裕对李炎说：;自用兵半年，未有降者，今安问诚之与诈!且须厚赏以劝将来，但不要置之要地耳。”这一做法，有利于分化瓦解叛军。九月，叛将薛茂卿攻破科斗寨，俘虏官军河阳大将马继等，劫掠并焚烧了十七个小寨。当时，人情汹汹，还有人扬言刘从谏在世时，蓄养了精兵十万，粮草足用十年，难以攻取，李炎也有些动摇。李德裕则坚定不移地说：;小小进退，兵家之常。愿陛下勿听外议，则成功必矣!”李炎听后，当即对宰相们说：;为我语朝士，有上疏沮议者，我必于贼境上斩之!”于是朝官们遂安定下来。李德裕感到河阳兵力较弱，一旦被叛军击溃，将影响整个战局。他奏请李炎，马上从忠武军调拨五千人，增援河阳军，并请求李炎赐甲一千副，弓三千张，弦箭三万支，陌刀二千口，绢三万匹，及时补足了军事装备，很快稳住了阵脚。
在讨伐昭义镇的过程中，李德裕还善于听从部下的正确建议。其年闰七月，李德裕听取了镇州奏事官高迪的意见，曾有效地对付了叛军的;偷兵术”，并令镇、魏兵;进营据其要害”;他还听取了刘稹心腹、降将高文端的合围泽州、断绝固镇寨水道和招降鄜州守将王钊的建议，都取得了成功。
李德裕排除了一个又一个的障碍，加快了讨叛战争的进度。八月，邢、洺、磁三州先后投降。刘稹的部将郭谊、王协见势不妙，遂谋杀了刘稹，投降唐军以赎罪。李德裕昭义镇之所以敢对抗朝廷，郭谊等是罪魁祸首，应该加以惩治，李炎赞同，命石雄将郭谊、王协等祸首械送京城。
李炎平昭义之乱是唐王朝干涉地方藩镇割据的最后一次胜利，对于提高唐中央朝廷权威和增强对地方藩镇的控制力有着很大的积极意义，战争结束后各路割据藩镇重新遵守朝命，唐朝在形式上获得了统一。
