话说朱温离开永和郡府后沿途又拜访了几个藩镇驻地，这一日终于是到了长安城外十里处，便在此处安营扎寨，等待其他藩镇势力到来后一起进攻长安。等候了两日，其他藩镇的军士陆陆续续的赶到了，在这两天里朱温也没有闲着，他一边安排探子乔装潜入城内打探城内的消息，一边和众将领研究长安城的军事布防，讨论出详细的应对策略。
待得所有藩镇的大军聚集齐，朱温这里已经得知黄巢早就率领主力部队撤出了长安，目前在蔡州范围活动，长安城内只留守了不到三万人，领军的正是黄巢的左军使孟楷，此人虽然战场上很是勇猛，取得不少战功，可是生性狡诈、好大喜功，见不得别的将领能力胜过自己，所以不为他人所喜。
朱温心知此次有了百分百的胜算，自己携众一万五千人，其他藩镇虽然只是面子上派了不多的军士前来支援，总数加起来也有四万余人。加上前一段时间小规模的战争都取得了胜利，将士们斗志昂扬，拿下长安那是他一念间的事情。于是并不急于攻打长安城，而是按兵驻扎城外，等待最佳时机，再行发兵城下。
城内的孟楷一众将领见朱温大军到了城外已有十余日，却迟迟不发兵进攻，不知道他朱温葫芦里卖的什么药。孟楷更是在心里嘀咕，自己以前一直不为朱温所喜，还曾被朱温嘲笑有勇无谋。所以先前接连收到朱温的十条求援信息，皆一一私自扣下未让黄巢得知，不曾想朱温竟然归降了朝廷。
他不是没有后悔过，可是事已至此，他深知此次敌众我寡，胜算渺茫，一旦被朱温擒住，自己是必将一命呜呼。于是在朱温驻守城外的第十四日深夜孟楷叫上一小支亲信部队，带上妻儿，乔装偷偷的溜出了城，想一走了之。由于当天刚下过雨，道路湿滑，夜黑如墨，一行人跌跌撞撞中被朱温的一小队人马擒住，带回帐内。
朱温已睡下，听值夜的侍卫说抓了几个身份不明的人，现关在营中，便也没放在心上。第二日一早，朱温醒来想起此事，便吩咐人把那几一行人带上来一问究竟。这一看不打紧，领头的尽然是城内军士领将孟楷，暗叹天助我也！细细审问了孟楷，方晓其是心恐不敌，乔装逃窜，不免生出一丝鄙夷，便叫人砍了孟楷的头颅高高挂于长安城外。
城内的守军们看到自己的将领已被斩杀，人心自此涣散，逃得逃，降的降，长安城很快就被拿下了。朱温安排好长安城内之事后，便于这年七月，赶扑汴州上职。