五月，黄巢骁将孟楷率万人奔袭蔡州（今河南汝南），唐节度使秦宗权迎战败北，遂归顺了义军。接着，孟楷又进攻陈州（今河南淮阳），陈州刺史赵犨早有防备，乘机袭杀了孟楷。六月，黄巢与秦宗权合兵围攻陈州，“掘堑五重，百道攻之“。黄巢还在州城北“立宫室百司，为持久之计“。
在黄巢围攻陈州时，唐廷不断调动军队，以围剿农民军。七月，朱全忠（朱温投降后，被唐廷赐名）被任命为宣武节度使，加东面招讨使。九月，命感化军节度使时溥为东面兵马都统。十二月，陈州被围困日久，即向邻道求救。于是忠武镇周岌与时溥、朱全忠等皆率兵前来救援。
中和四年（884年）正月，黄巢军仍是势力强大，周岌等诸路救兵被义军打得落花流水，招架不住，不得不共同向河东节度使李克用求救。二月，李克用率蕃、汉兵5万前来增援。黄巢围攻陈州数百天，却始终未能攻克。这时李克用会同许、汴、徐、兖等州军马向陈州进发，先击败了驻守陈州北的太康尚让军，又击败了陈州西的西华黄思邺军，于是黄巢从陈州周围撤军，退至陈州北的故阳里。五月，连日大雨，平地水深三尺，黄巢军营为水所漂，又听说李克用大军将至，遂奔向汴州。
当黄巢军从中牟（今河南中牟）北汴河王满渡口渡河时，李克用乘势袭击，义军大败，死伤万余人，尚让率其部下投降了时溥，别将李谠等人投降了朱全忠。义军损失惨重，黄巢率残兵败将向东北逃去，李克用又追杀到封丘（今河南封丘）。这时又遇大雨，黄巢只收集散兵近千人，冒雨东奔兖州。
六月十五日，武宁将李师悦与尚让追至瑕丘（今山东兖州），黄巢与唐军“殊死战，其众殆尽“，与其外甥林言走至泰山狼虎谷的襄王村（今山东莱芜西南）。这时，林言见大势已去，“惧追至并命“，于是便乘机杀了黄巢及其兄弟妻子。林言持黄巢等人首级欲向时溥献功，在路上却遇到沙陀博野军，他们杀了林言，将林言及黄巢等人首级一并献于时溥。
黄巢残暴毒虐，观念狭隘，嗜好滥杀无辜，攻克长安之后不思进取，未消灭分镇关中的唐朝禁军，又缺乏经济政策，最后被唐军击败。黄巢从子黄皓率残部流窜，号“浪荡军“。昭宗天复初年，进攻湖南时，为湘阴土豪邓进思所伏杀。至此唐末农民起义结束。