李愬带领精兵九千人在风雪之中疾行一百三十里，闪电奔袭，直抵蔡州城，活捉了吴元济，三万多淮西军向朝廷投降。吴元济被斩首于长安，淮西平定了，唐宪宗在麟德殿召见了李光颜和李愬，以示功冠诸将，李光颜成为检校司空，整整赏赐了二十多车刍米。
唐宪宗的目光又转向了不服王命的李师道，李光颜再次充当开路先锋，授义成军节度使，“许以忠武兵自随”，不出三旬，败敌军于濮阳，斩首数千级，李师道伏诛，淄青十二州重归中央政府的管辖。
藩镇割据的局面暂时结束了，大唐几乎恢复了全盛时期的版图，这中间，李光颜居功至伟，多少次斩将夺旗，堆积成如山的功绩。