周德威与李嗣源两战告捷，俘获燕兵三万余众。守光连接败报，惊惶的了不得，卑辞厚币，向梁求援，正值梁廷内乱，不暇应命。刘守光狗急跳墙，即刻修书一封，命密使骑八百里快马往契丹求援。
刘守光只待一日，周德威便率三军兵临幽州城下。守光自知兵力不支，不得已致书乞怜，愿为城下盟。德威笑语来使道：“大燕皇帝，尚未郊天，何故雌伏如此！我受命讨罪，不知他事，继盟修好，更非乐闻，请为我转语燕帝，休想乞和，快来一战。”
遂叱退来使，不答一字。守光闻报，越加窘迫，又遣将周遵业，赍绢千匹，银千两，锦百段，献入晋营，哀求德威道：“富贵成败，人生常理，录功叙过，也是霸主盛业。我王守光，不欲为朱温下，所以背梁称尊。那知得罪大国，劳师经年，现已自知罪戾，还祈少恕！”
德威道：“能战即来，不能战即降，何必多言！”
遵业尚欲开口，见德威起身入内，只好怏怏退还，报知守光。守光搔首挖耳，无法可施。踌躇了许多时候，突闻城外喊声大震，又来攻城，不得已硬着头皮，登陴巡守。遥见周德威跨着骏马，手执令旗，指挥战士，遂凄声遥呼道：“周将军！汝系三晋贤士，奈何迫人危急，不开一网呢？”
德威答道：“公已为俎上肉，但教责己，不必责人！”守光语塞，流涕而下。
既而平营、莫瀛诸州，均已降晋，他却情急智生，暗觑晋军少懈，自引兵夜出城中，潜抵顺州城下，假充晋军，呼开城门。守卒被他所绐，又当黑夜无光，竟开城放入。城门甫启，守光麾兵大进，乱杀乱砍，伤毙许多守卒，占住城池，复乘胜转趋檀州，那时周德威已经闻知，急引兵至檀州邀击。适与守光相遇，一场混战，大破守光，守光带领残卒百余骑，逃回幽州。晋王存勖，遣张承业犒慰行营，并与德威商议军情。事为守光侦悉，又致书承业，举城乞降。承业知他狡猾，拒回来使。
急得守光真正没法，再派人往契丹，吁请援兵。契丹酋长阿保机因事耽搁，一时未来。守光急上加急，除出降外无别法，乃屡遣使向德威乞降，德威始终不许，守光复登城语德威道：“我已力屈计穷，只求将军少宽一线，俟晋王亲至，我便开门迎谒，泥首听命！”
德威乃托张承业返报晋王。晋王命承业居守，权知军府事，自诣幽州，单骑抵城下，呼守光与语道：“朱温篡逆，我本欲会合河朔五镇兵马，兴复唐祚，公不肯与我同心，乃效尤逆温，居然僭号称帝，且欲并吞镇、定，是以大众愤发，至有今日。成败亦丈夫常事，必须自择所向，敢问公将何从？”
守光流涕道：“我今已为釜中鱼，瓮中鳖了，惟王所命！”
晋王也觉动怜，即折断弓矢，向他设誓道：“但出来相见，保无他虞。”
守光闻言，又道他是仁柔易欺，便含糊答应道：“再俟他日！”李存勖言道：“既然汝真心悔过，本王可免汝罪过，保得富贵。”
刘守光闻听李存勖信了自己的话，抱拳谢道：“守光这里谢过晋王千岁！”
李存勖令三军在幽州城外等候三日。却未想这刘守光却并未安抚百姓，反到强抓壮丁，增加徭役储备滚木雷石。
三日过后，李存勖率军令刘守光开成投降，而刘守光却焦虑契丹兵马因何迟迟不到，拒不开城。李存勖对城上怒道：“刘守光！汝既与本王约定三日为限，因何三日已到，却不肯献城。”
刘守光哈哈大笑道：“李存勖！此乃我缓兵之计，我堂堂大燕皇帝，怎能屈膝于汝？”
晋王且笑且愤，返入德威营中，决定明日督军猛攻，誓入此城。是夕有燕将李小喜，缒城来降，报称城中力竭。