唐清泰三年五月，石敬瑭起兵太原，并上表把李从珂臭骂了一通。李从珂派遣晋州刺史张敬达为帅，督军讨伐石敬瑭，张敬达会合张彦琪、杨光远、高行周等部合围太原。虽说石敬瑭能力不逊于李从珂，但毕竟双方实力相差悬殊。太原虽说是个大城，但奈何不了唐军人数太多，好几次都差点被唐军攻破。石敬瑭派桑维翰火速去找耶律德光，请求发兵支援。石敬瑭在给耶律德光的信中承诺，只要契丹出兵帮他灭掉李从珂，他就把卢龙至雁门以北土地尽数割让给契丹，并愿意认比自己小十一岁的耶律德光做义父，说话算数，绝不反悔。他手下的一号军头都押衙刘知远力劝道：“主公此举大谬，想让契丹人来帮我们，出点钱就能把这帮贪婪鬼引来，何必割让土地。您比耶律德光大十一岁，怎么能做他的儿子？何况雁北自古就是中国屏藩，一旦失去，契丹铁骑就可以毫无阻碍的驰骋中原，必然会酝成大祸，到时候想后悔都来不及了。”石敬瑭这时已经被城外的唐军折磨的丧失理智了。石敬瑭不听刘知远苦口婆心，让桑维翰去送信。
张敬达虽然每天狂攻不已，但就是破不了城，气急败坏，又没奈何。正当石敬瑭近乎绝望的时候，契丹皇帝耶律德光率领五万铁骑南下，一直来到太原城下，石敬瑭见契丹兵来了，大喜，开门和契丹军会合，大战唐军。唐军里外受困，加上攻城日久、精疲力尽，哪当得起契丹生力军的冲击，被杀的大败，张敬达等人逃往晋安。
耶律德光虽说认了个干儿子，但他也知道干儿子不是白认的，石敬瑭许诺割让十六州的目的就是让耶律德光帮他灭掉李从珂做中原皇帝。唐清泰三年十一月，契丹皇帝耶律德光在晋阳外柳林设坛，正式册封义子石敬瑭为皇帝，国号大晋，改元天福。石敬瑭为了感谢耶律德光对自己的大恩大德，也正式将幽州、檀州、顺州、蓟州、瀛州、莫州、涿州、新州、妫州、儒州、武州、云州、应州、朔州、寰州、蔚州共计十六州，并许诺每年向契丹父皇帝纳贡三十万匹帛。石敬瑭虽然称帝，但他现在也只有河东这一块地面。协同张敬达围攻太原的的唐卢龙节度使赵德钧想火中取粟，做起了中原皇帝的白日梦，他让儿子赵延寿去见耶律德光，希望耶律德光能改变主意，改立赵德钧为中原皇帝。
赵德钧并承诺事成之后约为兄弟，还让他的干儿子石敬瑭做河东节度使。耶律德光一听便哂笑，这个条件对他来说毫无吸引力，但是耶律德光考虑自己孤军深入，此时拒绝赵德钧，万一赵德钧狗急跳墙，抄了自己的后路，要吃大亏，就先口头答应了。石敬瑭得知消息后，如同五雷轰顶，忙派桑维翰去见义父。桑维翰也早练就了铁齿铜牙厚脸皮，跪地哀求耶律德光不要听信赵家父子的甜言蜜语，这爷俩都不是好东西。耶律德光说了句大实话：“我知道我们之间的约定，但是现在形势对我不利，我首先要考虑到我的利益。”桑维翰又是连哭带磕头，好容易才让耶律德光回意转意，拒绝了赵德钧。耶律德光盘算了一下，觉得帮助石敬瑭更符合自己的利益，便帮助石敬瑭重创了晋安乡的唐军张敬达部，部将杨光远劝他投降契丹，不失富贵。张敬达宁死不降，结果被杨光远杀死，投降契丹。赵德钧不久也被契丹军打败，做了俘虏，被押往契丹。晋阳周边的唐军被消灭了，石敬瑭下一步的目标自然是洛阳城中的李从珂。石敬瑭和他的耶律干爹率联军南下，虽然耶律德光对自己并非真心实意，但现在能帮他夺取天下的也只有耶律德光。而且大家都知道不过是互相利用而已，有些事情只可意会，不可言传，说出来就没意思了。
可契丹军将领并不想参与中原内战，劝耶律德光回国，耶律德光觉得自己的战略目的已经达到，剩下的事情让石敬瑭自己去解决。便在潞州让一部分主力先回国，自己呆在潞州休息一段时间，并让大将迪离毕带着五千骑兵跟随石敬瑭入洛。
这时的唐军将领看到李从珂要完蛋了，没人愿意陪李从珂去死，多向晋军投降。当晋军来到河阳，河阳节度使苌从简也弃暗投明了。河阳是洛阳的河北门户，河阳一失，洛阳城中大乱。石敬瑭多了一个心眼，派契丹骑兵去驻守渑池，防止李从珂西奔凤翔。李从珂也本打算西投河阳，准备东山再起，可该死的石敬瑭却绝自己的后路。李从珂走投无路，但又绝对不能让石敬瑭活捉，否则难免受辱。想来想去，只有死路一条。
唐清泰三年十一月底，李从珂召集太后曹氏、皇后刘氏、皇子李重美等人登玄武楼准备自焚，而王德妃却带着许王李从益藏了起来。刘皇后心毒，想放火先烧了洛阳城，让石敬瑭没地方住。李重美叹道：“如果烧城，日后石敬瑭必然要大兴劳役重建新城，到时受罪的还是百姓。不如留下来吧，也算是给大唐子民最后一点交待吧。”众人号哭，引火上身，夜色沉寂中，只见宫中火势冲天，百姓知道皇帝自焚了，无不叹息。就在李从珂自尽的当天夜里，晋军攻下洛阳，后唐灭亡，历经四帝，共十三年。大晋皇帝石敬瑭高高兴兴的进入洛阳，做起了名副其实的“天朝皇帝”。
晋天福二年的二月，在潞州休养的契丹皇帝耶律德光看到干儿子美梦成真，便起驾回国。虽然石敬瑭把幽云等十六州割让给了契丹，但驻守这些地区的汉军将领并不愿意做契丹人的奴隶，起兵反抗。耶律德光路过云州时，大同节度判官吴峦闭门不纳，耶律德光大骂：“你们皇帝早把云州给我了，你们为谁守城？”挥军攻城，可云州的汉军很能抗，契丹军泡了半年也没得手，同时吴峦派人向石敬瑭求救。
如果石敬瑭给痛改前非，放弃所谓承诺，和契丹人刀兵相见，胜算还是很大的，毕竟十六州尚在他手中。而且耶律德光孤军悬进，消灭他不是没可能。但石敬瑭却不这样想，他想到的是自己刚入中原，各地藩镇对自己并不心服，他要保存自己的实力以应对可能发生的藩镇叛乱。