回长安，肃宗在大明宫紫宸殿设宴款待，安抚众将，依照等级，分别赏赐。三月二十四日，骨啜等告辞，返回行营。
三月二十五日，李亨任命荔非元礼为怀州太守，暂代镇西、北庭两地行营节度使。荔非元礼再命段秀实为节度判官。
……
邺城大战，燕军仅出动了五万精锐，且大部分是骑兵，辎重较少，损失自然也较小。
史思明所率军队溃败北奔，逃至沙河（今河北沙河市北沙河城），得知唐军溃败南奔消息，乃止住脚步。
当时，郭子仪和李光弼收拢逃散的军队后，曾建议观军容使宦官鱼朝恩集结唐军，收兵还营，坚守营垒，继续围困邺城。若此，史思明将不敢南下。
只可惜，鱼朝恩吓破了胆，说什么也不肯重返邺城。甚至搬出圣旨，诏令诸军返回各自驻地。
郭子仪和李光弼等节度使不敢抗旨，只能悻悻而去。
证实唐军逃走消息后，史思明遂集合军队折回邺城，在城南扎营。
史思明既不进城见安庆绪，也不向南追击唐军，而是天天在营中大宴将士，犒赏三军，要看安庆绪作何反应。
邺城之围解除后，安庆绪命人将唐军溃逃时遗弃的六七万石粮食搜罗入城，然后紧闭城门，冷落史思明。
史思明的范阳军兵强马壮，实力强大，这次竟一举‘击溃’大唐兵马，邺城内的大多数伪燕官员已经下定决心，想要改换门庭、另投明主了。
安庆绪此举，令邺城内的伪燕官员相当不满。高尚、张通儒等人奏请安庆绪：“史王远道而来，解除邺城之围，臣等理应出城迎谢，不该避而不见。”
事已至此，安庆绪无奈，只能答应高、张二人的请求。
史思明见到高尚和张通儒后，馈赠厚礼，略施小计，就将伪燕百官的人心收服。
过了三天，安庆绪仍没有动静，史思明秘密约见了安庆绪的心腹安太清，命他想办法诱使安庆绪出城。
安太清回城后，伪燕满朝文武百官大造舆论，同声谴责安庆绪。在百官的软硬兼施下，安庆绪窘困急迫，只好向史思明上表，表示愿意放弃帝位，向史思明俯首称臣。
史思明看出此信有诈，回书一封安慰安庆绪：“愿为兄弟之国，更作藩篱之援。鼎足而立，犹或庶几；北面之礼，固不敢受。”表示不敢接受帝位，双方可结为盟国，鼎足而立。
安庆绪大为欢喜，请求跟史思明歃血结盟，史思明同意。结盟这天，庆绪仅率三百名亲兵，进入了范阳军大营。
史思明终于翻脸，露出狰狞的面目，怒斥道：“弃失两都，亦何足言！尔为人子，杀父夺其位，天地所不容！吾为太上皇讨贼，岂受尔佞媚乎？”
当天，史思明命将士把安庆绪拉出辕门，连同他的四个弟弟以及高尚、孙孝哲、崔乾祐等人，全部斩首。同时把张通儒、安太清、李庭望等人收入了麾下。
史思明率领范阳军开拔，进入邺城，打开府库犒赏三军。紧接着，派亲信将领分赴各地，接收伪燕辖下州县及其人马。
史思明派安太清率军五千人攻克怀州，留其驻防怀州。
史思明本欲乘胜西征，进攻洛阳，但思虑刚刚夺取大权，根基未稳，乃留其子史朝义镇守相州（就是邺城），自己率军返回范阳。
邺城之战，虽然唐军不是败在叛军手上，但此次惨败却促成了史思明的强势崛起。