沙苑惨败，夜奔溃逃，李茂贞如同被拔光了牙的老虎，狼狈不堪地缩回了他的老巢凤翔府。他甚至顾不上还在长安的那几千守军，急令他们放弃京城，火速回援凤翔。他自己则利用凤翔城高池深、粮草储备相对充足的优势，一边疯狂收拢溃兵，征发城内青壮，试图重整旗鼓；一边加固城防，准备做困兽之斗。
朱温挟沙苑大胜之威，岂容李茂贞喘息？他亲率得胜之师，一路西进，如入无人之境，很快便兵临凤翔城下，将这座孤城围得水泄不通。同时，他分派麾下大将氏叔琮、刘知俊等人，如同秋风扫落叶般，迅速攻取、招降了凤翔镇除核心区域外的所有州郡。泾州、原州、陇州、邠州、宁州等地相继易帜，归附汴梁。曾经控扼关中西部、威震陇右的凤翔节度使，如今只剩下凤翔府及周边寥寥数县，地狭民贫，元气大伤，再也无力角逐天下。
然而，就在看似胜券在握之际，朱温却面临着一个棘手的问题——唐昭宗李晔，还在凤翔城内。
当初李茂贞挟持皇帝西逃，本以为是握了一张王牌，此刻却成了烫手山芋，也成了朱温无法全力攻城的最大障碍。朱温西进打出的旗号是“清君侧，诛韩建，迎圣驾”，如今韩建已逃，若他强行攻城，万一混战中伤及皇帝，或者让皇帝死于乱军，那他朱温立刻就会从“勤王忠臣”变成弑君篡逆的国贼，将彻底丧失政治上的主动，成为天下藩镇群起而攻之的靶子。这与他“挟天子以令诸侯”的战略初衷背道而驰。
投鼠忌器之下，朱温不得不放弃强攻，转而采取长期围困的策略。他深沟高垒，断绝凤翔与外界的一切联系，意图通过饥饿迫使李茂贞就范。
这一围，便是半年。
凤翔城内，粮食储备逐渐消耗殆尽。起初还能每日两顿稀粥，后来连稀粥都难以为继。树皮、草根、鼠雀被搜刮一空，最后，易子而食、析骸而爨的人间惨剧，不可避免地在这座孤城中上演。饿殍遍野，哀鸿满地，昔日繁华的府城，已然化作人间炼狱。李茂贞的军队也因饥饿而士气低落，逃亡、内讧时有发生。
李茂贞本人也到了山穷水尽的地步。他深知，再困守下去，不等朱温攻城，城内军民恐怕就要先哗变，拿他和他全家的头颅去换取活路了。
在巨大的生存压力下，李茂贞不得不低头。他硬着头皮去觐见同样面黄肌瘦、惊恐万分的昭宗皇帝，痛哭流涕地请罪，将一切罪责推给已死的宦官刘季述等人，并表示愿意无条件送皇帝陛下返回长安，只求东平王罢兵。
此刻的李晔，只要能逃离这座恐怖的饥饿之城，什么条件都愿意答应。他立刻下诏，斥责宦官祸国，并“授权”李茂贞处置。
得到了皇帝许可，李茂贞如同抓住了救命稻草，他立刻将城内残存的、以及随驾而来的所有宦官，无论职位高低，无论是否参与过政变，共计数百人，全部逮捕，以“祸乱朝纲、劫持圣驾”的罪名，尽数诛杀！用这些阉人的鲜血，来洗刷自己的部分罪名，并向城外的朱温传递投降的信号。
消息传到朱温大营，朱温与谋士敬翔等人商议。
敬翔分析道：“大王，李茂贞已自剪羽翼，献出宦官，实则已无反抗之力。凤翔残破，取其地不过得一空城，损兵折将，反不如留其苟延残喘，亦可彰显大王宽宏。当今之急，在迎回圣驾，正名分，定关中。至于李茂贞，秋后蚂蚱，已不足为虑，日后随时可图。”
朱温深以为然。他之所以答应得如此痛快，除了上述考量，更有一个迫在眉睫的原因——东面出事了！
就在他围困凤翔的这半年里，来自汴州和后方的紧急军报如雪片般飞来：
养子“朱友信”（罗弘信）虽然靠朱温的支持清洗了牙军，但魏博本地势力盘根错节，对新主的统治并不完全服气，暗流涌动，已有小规模叛乱发生，需要强力弹压。
李克用虽在沙苑遭受重创，但根基未失。传闻他回到晋阳后，痛定思痛，重新整军经武，其养子李嗣昭、大将周德威等人收拢溃兵，加固防务，并开始向昭义镇方向频繁调动，有趁朱温主力西陷关中之际、北上复仇的迹象。
最最让人意想不到的是平卢节度使王师范反了！他联合钱镠将东方搅的一团糟，兖郓徐宿尽失，多年苦心毁于一旦。而且连续大战，消耗巨大，汴、洛等核心地区的钱粮调配、兵员补充、降将安置等大量政务，急需他这位东平王回去坐镇决断。
尤其是王师范和钱镠的动向，让朱温如芒在背。他知道，必须尽快结束西线的战事，率主力东返，稳定大局。
于是，朱温顺水推舟，接受了李茂贞的“乞和”。他下令解除了对凤翔的包围，以盛大的仪仗，将饱经磨难的昭宗皇帝李晔、何皇后以及幸存的部分宗室、朝臣，“恭迎”出城。李晔看着前来“护驾”的朱温，心情复杂，既有脱离苦海的庆幸，也有对未来的深深恐惧。
朱温亲自率军，“护送”鸾驾返回长安。一路上，他刻意展示军容，对皇帝礼仪周到，将自己塑造成再造社稷的擎天巨擘。
回到长安后，朱温迅速掌控了京城防务和朝廷中枢。他做的第一件事，便是以皇帝的名义，大肆封赏此次“勤王”有功之臣，当然，首功自然是他自己，加封了一系列令人眩目的头衔。同时，彻底解散、改组了原本由宦官掌控的神策军，代之以完全听命于他的汴州军队。
而对于李茂贞，朱温果然“宽宏大量”，依旧让他担任凤翔节度使，但其地盘已大幅缩水，实力十不存一，彻底沦为一个无足轻重的地方小军阀，再也无力兴风作浪。
迅速稳定了关中局势后，朱温将长安防务交给心腹将领，自己则马不停蹄，率领大军主力，浩浩荡荡东出潼关，返回汴州。