过了两个月，尹子奇得到增援兵力，又把睢阳团团围住，形势越来越危急。
　　
　　一天晚上，张巡叫士兵擂起战鼓。城外叛军听到鼓声，连忙摆开阵势，准备迎战。等到天亮，却还是没见守军出来。尹子奇派人登上土山向城内眺望，只见城里静悄悄，没什么动静，就命令士兵卸下盔甲休息。叛军紧张了一宿，都倒头睡去。就在这时，张巡和雷万春、南霁云等十几名将领，各带领50名骑兵，同时从各个城门杀出，分路猛冲敌营。叛军没有防备，顿时大乱，又被守军杀了五千多人。
　　
　　张巡想在尹子奇出阵指挥时射杀他，但尹子奇平时上阵，总让几个人和他一样的打扮，无法分辨。有一次，两军对阵时，张巡命士兵把一只用野蒿削成的箭射到敌阵。叛军士兵拾到这箭，以为城里的箭用光，急上前报告尹子奇。待尹子奇把蒿箭刚拿到手，城火上的张巡吩咐身边的南霁云箭射尹子奇。南霁云一箭过去，正中尹子奇左眼，顿时跌下马来。张巡下令出城冲杀，又打了个大胜仗。
　　
　　尹子奇攻城未果，反失一目，哪肯罢休。把睢阳围得更紧。城外的叛军越聚越多，城里的守军越打越少，到后来只剩下一千六百多人。还断了粮食，士兵们连树皮、茶叶和纸张都吃，一个接一个饿倒。
　　
　　无奈之下，张巡只好派南霁云带领30名骑兵冲出重围，向临淮（今江苏睢宁西北）守将贺兰进明借兵。贺兰进明害怕叛军，不愿出兵救睢阳。但他爱惜南霁云勇猛，召集于下设宴招待南霁云，想留下南霁云为自己所用。南霁云知道贺兰进明不肯借兵，哪里有心吃饭？他咬下自己一个手指，流着眼泪说自己未能完成使命，留下根手指作为来此的见证。
　　
　　南霁云离开临淮，又从别处借兵3000，回到睢阳。被叛军发现，一场血战之后，才进了睢阳。张巡和许远知道没有借到兵，两人反复商量后，认为睢阳乃江淮屏障，为阻止叛军南下，唯有死守睢阳。
　　
　　城里粮食没了，就吃树皮，吃战马，连麻雀老鼠也吃完了。城里所有的将士和老百姓明知道守下去毫无希望，也没有一个人叛逃。
　　
　　到了最后，全城只剩下四百余人，尹子奇又率领叛军用云梯攻城，城头上的守军饿得连拉弓箭的力气都没有了。
　　
　　睢阳城终于陷落，张巡、许远、雷万春、南霁云等36将皆被俘。不降，全部被杀。
　　
　　睢阳陷落的第三天，河南节度使张镐带兵赶到，打退了叛军。再7天后，郭子仪收复洛阳。也正是由于睢阳的死守，整个江淮地区安然无恙。
　　
　　干元二年（759年），史思明杀安庆绪，自称大圣燕王，史思明由范阳率河北诸郡兵南下攻汴州（今河南开封市），唐将许叔冀出降。史思明进攻郑州。唐将李光弼在河阳（今河南孟县）拒战。史思明攻打河阳，命勇将刘龙仙出战，唐将白素德追杀龙仙，叛军惊恐。李光弼又命唐军烧毁叛军布置在黄河中的船只，造浮桥炮击叛军，叛将高庭晖、李日越、董秦都投降唐军。史思明亲自率兵攻河阳，叛将周挚攻北城。唐将李抱玉、荔非元礼、仆固怀恩等奋击破敌，杀死千余人，俘虏500人，周挚遁逃。李光弼把俘虏晓示南城史思明，史思明见大势已去而退走。
　　
　　上元二年（761年）三月，史朝义杀史思明，自立为帝。
　　
　　史朝义率兵攻宋州（今河南商丘市），为唐将田神功所败。宝应元年（762年），唐代宗即位，命雍王李适为天下兵马元帅，仆固怀恩为副元帅，协同李光弼讨伐史朝义。唐军在洛阳北郊大败叛兵，杀获甚众，史朝义败归河北，唐将仆固炀又在贝州（今河北清河县）取胜。宝应二年（763年），史朝义败走范阳，穷困自杀，延续8年的安史之乱被平定。