天宝十载(751)二月，安禄山兼任范阳、平卢、河东三镇节度使，统领边兵近二十万。安禄山刑赏己出，日益骄横，又看到天下武备松弛，遂萌生篡夺最高权位的谋反之心。四月，南诏叛附吐蕃，剑南节度使鲜于仲通率兵征讨。唐军大败，战死者六万余众，鲜于仲通仅以身免。不久，安西四镇节度使高仙芝又与当时的阿拉伯帝国大食战于怛逻斯(今哈萨克斯坦东南江布尔)，唐军又败。
十一载(752)十一月，李林甫死，玄宗以杨国忠继任宰相，兼领四十余使。从此，国忠专决朝政，公卿以下，均受其颐指气使。 天宝十四载(755)十一月，安禄山伙同部将史思明发所部兵及同罗、奚、契丹、室韦等共十五万兵马，号称二十万，反于范阳(治所在今北京市西南)。安史之乱爆发。唐玄宗闻讯，当即调安西节度使封常清为范阳、平卢节度使，在东都洛阳募兵六万，守卫河阳大桥(在今河南孟县南)。接着又以金吾卫大将军高仙芝率京师五万兵，屯驻陕郡(治所在今河南三门峡西北)。十二月，安史叛军占领东都，封、高二将退守潼关。不久，唐玄宗误听了监军宦官边令诚谗言，处死了封常清和高仙芝。改派病废在家的陇右节度使哥舒翰任兵马副元帅，领兵八万，进驻潼关。这时，河北十七郡吏民分别在颜杲卿和颜真卿兄弟的率领下，拥有兵士二十多万，切断了范阳与东都之间的交通，使禄山陷入困境。
至德元载(756)正月，安禄山在洛阳称大燕皇帝。不久，唐玄宗派朔方节度使郭子仪和河东节度使李光弼率部从井陉(在今河北井陉西北)东进，会同颜真卿部经营河北。真源县(今河南鹿邑)令张巡率军民坚守雍丘(今河南祀县)，多次击败叛军，确保江淮不失。 同年五月，哥舒翰在唐玄宗和杨国忠的严厉威逼下，被迫出兵。结果，兵败灵宝，潼关失守，叛军突破潼关险隘，向长安逼进。六月，唐玄宗与杨贵妃、杨国忠兄妹及部分大臣、皇子，连同禁军将士一千多人出禁苑之西延秋门，向蜀地逃窜。行至马嵬驿(在今陕西兴平境内)，禁军哗变，杀宰相杨国忠，又逼迫唐玄宗缢死杨贵妃。 太予李亨在部分大臣的拥戴下，北上灵武(今宁夏吴忠西南)。七月，李亨在灵武即帝位，是为唐肃宗。八月，肃宗将郭子仪和李光弼部从河北召至灵武，并联合回纥骑兵，准备开展大规模的反攻。
至德二载(757)正月，安禄山被其子安庆绪杀死。九月，郭子仪率唐军和回纥骑兵收复长安。接着，又收复东都。安庆绪退守邺郡(治所在今河南安阳)。干元元年(758)九月，唐肃宗调遣朔方郭子仪、淮西鲁炅、兴平李奂、滑濮许叔冀、镇西北庭李嗣业、郑蔡季广琛、河南崔光远、河东李光弼、关内泽潞王思礼等九节度使率兵六十万，进讨安庆绪。又以宦官鱼朝恩为观军容宣慰处置使，协调和指挥战事。十月，唐军进围邺城，安庆绪向留守范阳的叛将史思明求救。二年(759)三月，史思明率兵十三万赴援，与官军在安阳河北相遇。双方未及布捙，大风突起，飞沙走石，天地昼晦，两军将士大惊，官军向南溃逃，叛军向北撤退。不久，史思明率部来到邺城南，安庆绪出城慰劳，被思明执杀，叛军返回范阳，思明自称大燕皇帝。
上元元年(760)四月，史思明率军南下，攻占东都。次年二月，史思明被其子史朝义所杀，朝义即帝位，改元显圣。宝应元年(762)四月，唐肃宗病重弥留。张皇后与越王李系密谋，企图诛杀专权宦官李辅国，事泄被杀，肃宗惊吓而死。
太子李豫即位，是为唐代宗。同年十月，唐代宗以雍王李适为天下兵马元帅，朔方节度使仆固怀恩为副元帅，统领诸道唐军和回纥兵，收复洛阳，史朝义北逃范阳。 唐代宗广德元年(763)正月，史朝义逃至广阳(今河北房山东北)附近，由于众叛亲离，自缢而死。其部将李宝臣、李怀仙、田承嗣相继投降，先后被任为成德、幽州和魏博三镇节度使，是为河北三镇。长达八年之久的安史之乱至此平息。