禄山之乱，京城陷贼，从肃宗搜兵灵武，为天下兵马元帅。公元757年(至德二年)盛夏过后，肃宗加紧了对安史叛军总攻的准备与部署。这年闰八月二十三日，肃宗犒赏三军，总攻长安、收复京师的战斗就要打响了。
九月十七日，唐朝大军正副元帅广平王、郭子仪为中军，李嗣业为前军，王思礼为后军，回纥兵马由叶护率领作为机动队伍，在沣水之东的香积寺(位于今陕西长安南)以北横亘30里，与叛军10万人摆开了决战的阵势。
战斗一开始，敌人骁将李归仁出阵挑战，唐军前队进逼相应，遭到敌人突然反扑，军中大乱。正当危机关头，壮勇绝伦的李嗣业奋臂高呼：“今日若不拚死一战，必将一败涂地。”说着，竟卸下铠甲，光着膀子，抡起长刀，冲向敌阵。敌军被其英勇所震慑，唐军也士气大振，阵脚方才稳住。李嗣业乘势率领前队军卒各执长刀，列阵而进，他身先士卒，所向披靡，军阵似铜墙铁壁压向敌人。刹时之间，疆场上战马嘶鸣，刀枪撞击声、士兵呐喊声，响成一片。这场血战一直从午时打到酉时，直到夜幕降临，敌军溃逃而去。战场上留下6万多具尸体。叛军退入长安后，连夜逃跑了。
唐军得到战报，代宗立即下令入城。京师长安沦陷15个月后终于收复了，这是进入战略决战以来取得的一次巨大胜利。当身为元帅的代宗率军进入长安时，城内的百姓扶老携幼，夹道相迎，他们呜咽着、欢呼着，为从此结束朝不保夕的动荡生活而庆幸，为摆脱叛军野蛮铁蹄的蹂躏而欢庆。长安城的百姓也许并不知道，刚刚赶走了叛军，一场背后的交易几乎让他们遭到灭顶之灾。
回纥兵马在攻克长安之后，叶护提出要唐朝履行肃宗皇帝当初的许诺，即索掠城中的金帛、子女。
代宗劝阻叶护：“今刚刚收复西京，若马上大举俘掠，则东都之人就会皆为贼固守，收复东都就不容易了。愿到了东都再履行约定。”叶护听从劝告，与仆固怀恩各领兵由城南绕行，到浐水以东安营扎寨。
至德二载十月十八日，唐朝大军进入东都洛阳。至此，两京均已收复，平叛战争取得了重大胜利。洛阳百姓却再次遭受不尽的苦难。城中百姓欢迎唐军的人群还没有散去，回纥兵已按捺不住无限的贪欲，直冲向库府收取财帛，在洛阳市井及村坊之中大索三日，城中父老出于无奈，自动收集锦罗绸绢万匹奉送给回纥，回纥兵才算收敛。代宗此番也无法阻止其剽掠，还同城中百姓一道送给回纥金银财宝，叶护在洛阳城内理直气壮，毫无顾忌。
长安、洛阳两京的相继收复，代宗以天下兵马元帅身份立下了卓越战功。肃宗返回京城后，于公元757年(至德二年)十二月十五日，将他进封为楚王。
公元758年(乾元元年)三月改封成王，五月十九日，立为皇太子，十月五日，举行了册礼，确立了他的皇位继承人地位。上元末年，两宫有疾，太子往来侍疾，亲尝药膳，衣不角带者久之，及承监国命，流涕从之。
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