困守兖州、绝境求生的朱瑄不甘坐以待毙，再度拼死解围。他派遣麾下猛将贺瑰、柳存及蕃将何怀宝，统领一万余精锐兵马，绕道奔袭曹州，企图避实击虚、扰乱汴军后方，逼迫朱温撤兖州之围、回师救援。
朱温洞悉敌军计谋，当机立断，从兖州围城前线亲率精锐骑兵，昼夜疾驰、千里奔袭，赶至钜野南部设伏截击。两军激战之下，郓州援军再度惨败、全军被俘，汴军一举生擒贺瑰、柳存、何怀宝三员主将，以及残余士卒三千余人，彻底击溃兖郓二镇有生力量，二朱大势已去、再无反扑之力。
乾宁四年（897年）正月，朱温见兖郓二镇兵力耗尽、军心涣散、已成强弩之末，遂集结洹水全线主力，发动终极决战，大举征伐郓州，意图一举平定山东、根除后患。
正月十五日，朱温大军进至济水沿岸，安营扎寨、列阵对峙。大将庞师古奉命统领前军，砍伐沿岸林木、搭建浮桥，日夜赶工、筹备渡河攻坚，只为直取郓州坚城。
十九日夜，月色昏暗、夜色沉沉，庞师古率领中军精锐率先渡过济水，全军呐喊震天、鼓噪攻城，声势直达郓州城头、震动全城。困守数年、心力俱疲的朱瑄听闻汴军大举渡河、兵临城下，深知大势已去、城破在即，彻底丧失守城斗志，趁着夜色掩护、弃城连夜出逃。
朱温麾下大将葛从周即刻率领精锐骑兵连夜追击，一路穷追不舍，最终于中都北部擒获逃亡的朱瑄及其妻儿家眷，尽数押解回汴州。随后朱温下令，将朱瑄斩杀于汴桥之下，昔日结义兄弟、山东枭雄就此授首。
郓州彻底平定。二十三日，朱温率军进驻郓州城，安抚官吏百姓、整顿城防秩序，任命长子朱友裕为郓州兵马留后，镇守天平军故地，稳固山东西线统治。
此时探马来报，兖州朱瑾因城中粮草耗尽，正与部将史俨儿前往丰、沛一带搜刮粮草、筹措军资，城中仅留大将康怀英孤守兖州，防务空虚。朱温抓住千载良机，乘胜命葛从周统领得胜大军，火速奔袭兖州。
康怀英素来听闻汴军悍勇、屡战屡胜，此刻得知郓州陷落、朱瑄身死，早已军心震恐、斗志全无，又见葛从周大军兵临城下、重围四合，自知孤城难守、无力回天，当即大开城门、率部投降，兖州不战而下。
在外筹粮的朱瑾、史俨儿听闻兖州失守、守将投降、基业尽失，进退无路、无家可归，只得率领残余少量亲随残部，仓皇南逃，投奔淮南节度使杨行密，自此亡命江南、再无翻身可能。
至此，郓州、兖州二镇尽数平定，山东全境纳入朱温版图。朱温随即任命葛从周为兖州留后，镇守泰宁军故地，彻底掌控中原、山东核心腹地，成为雄踞关东的第一强藩，势力远超天下所有藩镇。
光化三年（900年）十一月，大唐朝堂爆发惨烈宦官政变。宦官头目刘季述等人掌控禁军、擅行废立，悍然幽禁唐昭宗，废黜帝号，拥立太子李裕为傀儡皇帝，朝堂大乱、皇权旁落、社稷倾覆在即。
次年年初，素来厌恶宦官专权、意图匡扶皇室的宰相崔胤，暗中联结禁军将领、护驾都头孙德昭等忠义将士，发动反政变，诛杀刘季述等作乱宦官，成功迎唐昭宗复位，平复宫廷内乱。
昭宗重登帝位、改元天复，感念朱温坐拥强兵、忠心拱卫朝廷，且常年平定四方叛乱、安定天下，遂再度加封朱温为东平王，极尽恩宠、倚为社稷柱石。
经此政变，崔胤深知宦官势力根深蒂固、祸乱朝纲百年之久，心中决意彻底根除宦官之患。但宦官掌控禁军、势力盘根错节，朝臣无力制衡，于是崔胤一心想要借朱温的关外强兵入朝，一举诛杀全体宦官、肃清宫闱。
与此同时，幸存宦官韩全诲等人惊惧不已、自知性命难保，为求自保、对抗朝臣与朱温，暗中结连凤翔节度使李茂贞、邠宁节度使王行瑜等关西强藩，引关外藩镇为外援，依仗兵权庇护、抗衡朝廷，朝堂藩镇相互勾连、对立对峙，局势愈发凶险。
同年十月，崔胤为逼朱温入朝除宦，擅自伪造皇帝密诏，传檄汴州，诏令朱温带兵即刻奔赴京师、清君侧、除奸佞。朱温得诏之后，抓住入主中枢、掌控朝廷的千载机遇，即刻集结七万精锐大军，从河中出兵，一路势如破竹，接连攻取同州、华州，兵锋直指京畿，大军直抵长安近郊，威慑关中。
韩全诲等宦官集团闻讯惊恐万状、方寸大乱，为躲避朱温兵锋、挟持天子自保，当即裹挟唐昭宗连夜西逃，奔赴凤翔，投靠藩镇李茂贞，妄图借关西兵力割据自保、对抗朱温。
朱温即刻亲率大军尾随追击，兵临凤翔城下，遣使喊话，坚决要求李茂贞归还昭宗、交出乱臣宦官、护送天子还京。韩全诲垂死挣扎，再度伪造唐昭宗圣旨，下诏勒令朱温即刻撤军、返回本镇，妄图以皇命逼迫朱温退兵、消解兵祸。
天复二年（902年），朱温短暂撤军返回河中休整兵马、重整旗鼓，待军备齐备之后，再度统领大军合围凤翔，层层封锁、日夜猛攻，数次大破李茂贞关西联军，屡战屡胜、威震关中。
期间鄜坊节度使李周彝率军东来驰援李