27宪宗最终任用张宿为谏议大夫，崔群、王涯坚决劝谏，不听；于是请求任命他为权知谏议大夫，宪宗答应了。张宿因此怨恨执政和正直的人士，和皇甫镈内外勾结，诬陷赶走他们。
28裴度率领幕僚属官在沱口（《九域志》记载：郾城县有沱口镇）观看筑城，董重质率领骑兵从五沟（五沟在洄曲北面）出兵，拦击他们，大声呼喊着前进，拉满弓箭，拔出刀剑，形势将要危及裴度。李光颜和田布奋力作战，抵抗他们，裴度才得以入城。叛贼撤退，田布扼守他们在沟中的归路，叛贼下马越过沟，坠落被压死的有一千多人。
29辛未日，李愬命令马步都虞候、随州刺史史旻留守文城，命令李佑、李忠义率领三千名突将为前锋，自己和监军率领三千人为中军，命令李进诚率领三千人殿后。军队出发，不知道去向；李愬说：“只向东走！”走了六十里，夜晚，到达张柴村，全部杀死那里的守卫士兵和烽子（唐代凡是烽火台，有烽帅、烽副；烽子大概是守卫烽火台的士兵，守望紧急情况而举烽火的人。杜佑说：一个烽火台六人，五人做烽子，轮流知道时间、观察动静，一人为烽率，掌管文书、符信、转递文书）。占据他们的栅寨，命令士兵稍作休息，吃干粮，整理马具，留下五百名义成军镇守，来截断洄曲和各道的桥梁，又在夜晚领兵出门；各位将领询问去向，李愬说：“进入蔡州捉拿吴元济！”各位将领都大惊失色。监军哭着说：“果然落入李佑的奸计！”当时刮大风下雪，旌旗被撕裂，冻死人马随处可见。天色阴暗漆黑，从张柴村向东的道路，都是官军从未走过的，人人都认为必死无疑；但害怕李愬，不敢违抗。半夜，雪下得更大，走了七十里，到达蔡州城；（靠近城有鹅鸭池，李愬命令击打它们来混淆军队的声音）。
自从吴少诚抗拒朝廷命令，官军不到蔡州城下三十多年（德宗贞元二年，吴少诚占据蔡州，到这时三十二年），所以蔡州人不做防备。壬申日，四更时，李愬到达城下，没有一个人知道。李佑、李忠义挖城墙，作为先登的人，勇士跟着他们；守城的士兵正在熟睡，全部被杀，而留下打更的人，让他们像原来一样打更。于是打开城门让众人进入，到内城，也是这样，城中都没有察觉。鸡叫时，雪停了，李愬进入吴元济的外宅（节度使的外宅）。有人告诉吴元济说：“官军到了！”吴元济还在睡觉，笑着说：“俘虏抢东西罢了！天亮后当全部杀掉他们。”又有人告诉说：“城陷了！”吴元济说：“这一定是洄曲的子弟来我这里求寒衣。”起来，到庭院中倾听，听到李愬军的号令说：“常侍传令。”回应的有近万人。吴元济才害怕，说：“什么样的常侍，能到这里！”于是率领身边的人登上牙城抵抗。
当时董重质拥有一万多精兵占据洄曲。李愬说：“吴元济所指望的，是董重质的救援！”于是寻访董重质的家，厚待他们，派遣他的儿子董传道带着书信开导董重质；董重质于是独自骑马到李愬那里投降。
李愬派遣李进诚攻打牙城，毁坏外门，占领甲库，取出器械。癸酉日，又攻打，焚烧南门，百姓争相背负柴草帮助，城上的箭像刺猬毛一样密集（李愬军聚集射箭，箭射在城上像刺猬毛，形容很多）。傍晚时，门被毁坏，吴元济在城上请罪，李进诚用梯子接他下来。甲戌日，李愬用囚车押送吴元济前往京城（德宗贞元二年，吴少诚得到蔡州，传了三代，三十二年后灭亡）。（胡三省注：《旧唐书·李愬传》说：“这个月七日，派判官郑澥向裴度报告日期。十日夜晚，以李佑率领突将三千人为先锋，李愬自己率领中军三千人，田进诚以后军三千人殿后前进。”《吴元济传》说：“十一月，李愬夜晚出兵，令李佑为先锋，十日夜晚到蔡州城下。”《实录》说：“李愬在十月将要袭击蔡州，先七天，派判官郑澥向裴度报告出师日期。”按先七天，就是《平蔡录》所说的“八日甲子”；而《李愬传》误作“七日”，又说“十日夜晚率军出发”，也错误。《吴元济传》说“十一月，李愬出兵”，尤其错误。《裴度传》说：“十月十一日，李愬袭破悬瓠城，擒获吴元济”，也错误。按十月戊午朔，韩愈《平淮西碑》说：“壬申日，李愬用俘获的叛贼将领，从文城，趁着天降大雪，疾驰二百里。”就是十五日；又说：“在半夜到达蔡州，攻破城门，擒获吴元济献上。”就是十六日。《实录》说“己卯日捉住吴元济”，是奏报到的日期。现在依从《平蔡录》）。并且向裴度报告。当天，申、光二州和各镇兵二万多人相继来投降。
自从吴元济被擒获，李愬没有杀一个人，凡是吴元济的官吏、部下、厨房马厩的士兵，都恢复他们的职位，让他们不怀疑（推