張濬大喜，不知實情的他以爲潞州已爲朱溫所得，在八月中旬時他便令孫揆僅僅帶兵二千，從晉州出發前往潞州就任。其實，他被狡猾的朱溫給矇騙了。朱溫就是想借官兵之手來奪取潞州，以保存自己實力。得潞州後，自己再耍無賴，向皇帝上奏，使自己的人來做潞州節度使。
河東探騎報告李存孝官軍要來的消息後，李存孝親自帶二百騎兵、二百步兵前往長子縣西面的山谷設伏。
孫揆衣着華麗，在儀仗隊的簇擁下緩緩前行。他共有着三層保護。貼身的那層是數十名精心挑選的武士，第二層就是儀仗隊，但空有其表，戰鬥力不佳。第三層即是普通士兵，跟大部隊無甚分別。只見孫揆坐着八擡大轎，上頂遮陽大傘，極爲醒目。他認爲朱溫之兵既已入潞州，前行之路肯定會非常安全，因此一路都毫無防備，放心大膽的行軍。孫揆手中輕搖羽扇以驅炎熱，意態甚驕。自謂數日後便可做得昭義節度使，極爲自得，完全想不到正有危險在向他靠近。
大軍進入山谷，蜿蜒如一條長龍。行走十餘里後，忽然聽到前方軍士驚亂囂噪。由於谷地高低起伏、蜿蜒曲折、連綿不斷。處於這樣的地勢之中，孫揆完全看不到前方的情況，他有些怕了，慌忙的向身旁兵士喊道：“前方什麼情況，快去給我查探。”
不久後有騎兵來報說“不好了。我軍剛出谷口就遭到了攻擊！”這回孫揆驚嚇得臉色都變白了，顫抖着說道：“速速去告訴先鋒將，拼死也要給我衝出去！”
他們完全中了李存孝的計。李存孝事先令二百騎兵在谷口埋伏好，當孫揆軍的前隊出來大約五六百人後，二百騎兵突然衝出，勢如湍流激盪，將官軍阻斷在谷口。而由於地勢原因，已經出來的部隊視線受阻，一時也觀察不到後方的動靜。當他們聽到後面有慌亂聲傳來，將領李迅逸急忙派一兵士去查探，才知道發生了什麼。李迅逸一衆不知敵軍有多少，害怕的不敢回去救援。李迅逸就索性當一回逃跑將軍，帶着這些人尋路而逃。
河東騎兵開始向谷內發動猛烈衝蕩，官軍在其逼迫下擠成一團，死傷無數。一時間戰鬥尤其激烈，因官軍身處絕地個個也都拼死血戰以求殺出。
與此同時，忽然地動山震之聲大作。兩側山峰上檑木滾石一齊而下，發出震耳欲聾的聲音。山谷內的官軍被斷爲三節。這是李存孝親自帶領的二百步兵所爲。孫揆嚇得左右四顧，發現山峰上的伏軍弓箭齊發，如雨而下，自己前方與後方的軍士紛紛倒斃，但唯獨自己附近的兵士未遭此難。正遲疑間，忽然發現山峰上垂下一條繩索，有一大將一手持槍，一手捋着繩索，順山而下。他每向下一躍便有一丈多遠。看這將領如猛虎下山，孫揆驚得目瞪口呆，還沒反應過神來，李存孝經數十次下躍後已接近地面。
只見李存孝拋棄繩索，單手持槍，向前下方猛地一躍，跳向孫揆的保衛圈。落地時，順勢一個掃砸，已死數名士兵。之後左右撥動他的四刃鐵錐槍，但凡觸着之兵士不是被震飛就是髒裂骨斷。李存孝很快就殺入第二層保衛圈，揮槍來回幾個大擺掄，儀仗一連摧折好幾根，持仗之兵慌得紛紛棄仗而逃。
眼看李存孝馬上就要攻到最後一層了，孫揆的貼身衛士趕忙抽刃來戰，他們哪是對手啊。只見李存孝用力揮槍，攔擋之兵士不是刃斷人亡，就是被磕出老遠，墜地而亡。存孝離孫揆已有數步遠了，這時他猛地向前一躍，高舉鐵錐槍自上而下，錘爛了傘蓋與一側的車輪。車子順勢歪向一邊，就在孫揆快要從車上跌落到地上時，存孝將孫揆單手提了起來，舉過頭頂，就如同手把嬰兒般輕鬆。
主將被擒，谷內之官兵，又多數被殺傷。一時間全部投降。與孫揆一同被擒的還有一名皇帝的中使韓歸範。李存孝又令騎兵出谷追擊官軍的先頭部隊，在刁黃嶺追及，將他們幾乎殺個精光。之後李存孝令人給孫揆與韓歸範帶上刑具並用白布帶纏裹其身，押着他倆在潞州城下巡視，使人向城內喊道："朝廷已使孫尚書爲潞帥。葛從周，吾家主公勸你速歸大梁，若走得晚，怕是性命都要擱這了。"
城內之人見此情形，人心惶惶。葛從周沒想到官軍會敗得這麼快，如今救援已斷，後路難保，極爲憂慮，這番話雖帶有侮辱之意，他也只得強忍着，心中產生了退軍的想法。其實他對實情也並不十分清楚，李存孝打敗的只是孫揆的少量官軍，數萬官軍隊伍還在路上！
而這時候李罕之因澤州被汴軍包圍的緊，便告急於李克用。李克用就急派李存孝將五千騎兵前往營救。在汴軍剛包圍澤州時，軍士們輕蔑地向李罕之呼道："以前你每每恃着河東，不將我們汴軍放在眼裡。如今張濬相公已入太原，葛僕射入主潞州，旬日之間，沙陀就是挖穴也無處自藏，你更有何路求生？不如速降，可免一死。"
九月中旬，朱溫也親自帶領大軍來到河陽，爲諸軍之後援。在澤州的汴軍底氣更足了，更是覺得不出數日便能拿下澤州。
這日，汴軍正吃午飯，忽聽外面馬蹄奔騰聲甚急，他們很快就得知是李存孝帶領河東騎兵來救澤州了。這時李存孝已選精兵五百來到了汴軍軍寨之外，李存孝的騎兵緊貼着軍寨，來回縱馬。大呼道：“我們就是沙陀中挖穴求藏身的人。今日飢甚，欲得爾肉以求果腹。可令肥者出來與我一戰！"鄧季筠在汴軍中稱二號鬥將（一號爲牛存節），驍勇爲衆軍士所服。他氣不過李存孝的挑戰，引兵千餘出戰。