正好高行周、慕容彥超到鄴都共同討伐杜重威。慕容彥超想要加緊攻城，而高行周想放慢進攻來等待敵人的漏洞。高行周的女兒是杜重威的兒媳，慕容彥超揚言說：“高行周爲他女兒的緣故，愛護敵人而不發動進攻。”從此兩將不和。劉知遠怕生出其他突變，就想親自去打杜重威，但主意還 沒定。這時，李濤上疏請皇帝御駕親征。劉知遠大爲高興，認爲李濤有宰相才器。天福十二年九月二十三日，劉知遠給蘇逢吉加官爲左僕射兼門下侍郎，蘇禹加官爲右僕射兼中書侍郎，竇貞固加官爲司空兼門下侍郎，李濤加官爲戶部尚書兼中書侍郎，都爲同平章事。
二十七日，劉知遠下詔書，自己要去澶州、魏州慰勞軍隊，命皇子劉承訓爲東京留守。馮道、李崧、和凝從鎮州返回，二十八日，劉知遠任李崧爲太子太傅，和凝爲太子太保。二十九日，帝駕從大梁出發。
趙延壽之子晉昌節度使趙匡贊顧慮最終不能被後漢朝廷所容，在十月派使臣歸降後蜀，請求後蜀從終南山路出援兵接應。
十月十七日，後漢高祖來到鄴都城下，住在高行周軍營中。高行周對劉知遠說：“城中糧食未盡，現在猛攻，白白損失士卒，不容易攻克城池；不如慢慢圍困它，城中糧儘自然潰敗。”劉知遠認爲是這個理。
慕容彥超屢次借事端高行周，高行周向執政大臣哭訴，用雙手捧糞土塞嘴以示委屈。蘇逢吉、楊邠將情況密報後漢高祖。
劉知遠深知是慕容彥超理屈，但慕容彥超畢竟是自己的兄弟，不好處罰，便命兩位大臣和解；又把慕容彥超召到營帳里加以責備，讓他去向高行周謝罪。
杜重威曾聲稱後漢高祖的車駕到達就投降，劉知遠派給事中陳觀前去宣佈旨意，杜重威卻又關城門拒絕。城中糧食逐漸喫光，將士多有出城投降的。這時慕容彥超堅持請求攻城，劉知遠就同意了。
十月二十五日，劉知遠親自督勵衆將攻城，從寅時攻到辰時，士卒傷了一萬多人，死了一千多人，仍未能攻下而收兵，慕容彥超於是不敢再說攻城了。
當初，契丹留下一千五百名幽州兵守衛大梁，高祖進入大梁，有人密報幽州兵將發動兵變，劉知遠把所有幽州兵都殺死在繁臺下面。待現在圍困鄴都，張璉率二千名幽州兵幫助杜重威拒守，劉知遠屢次派人勸諭招降，許諾不殺。張璉說：“繁臺下面的幽州兵卒，有什麼罪而遭殺戮現在堅守此城，只求一死罷了。”因此城池久攻不下。
杜重威背叛後漢以後，觀察判官金鄉人王敏屢次哭泣勸諫，杜重威不聽。到現在糧食喫光、氣力用盡，十一月二十四日，杜重威無奈派王敏出城奉上降表。二十五日，杜重威的兒子杜弘璉前來朝見；二十六日，杜重威的妻子石氏來朝見，石氏就是後晉的宋國長公主。劉知遠因未見到杜重威本人，就把他們都送回城中。終於，在二十七日，杜重威大開城門，出城投降。這時，城中十有七、八的人都餓死了，活着的也都骨瘦如柴沒有人樣。
張璉先要求朝廷講信用發誓，劉知遠下詔令允許返歸家鄉。等幽州兵出降以後，劉知遠下令殺了張璉等將領軍校幾十人，釋放普通士兵北歸家鄉。這些幽州兵出魏州地界時，大肆搶掠而去。
郭威請求殺死杜重威的一百多名牙將，並抄沒杜重威家中的資財賞給戰士們，劉知遠同意了，但劉知遠追隨石敬瑭多年，礙於其妹宋國長公主的面子放過了她的丈夫杜重威本人。
劉知遠對宋國長公主說：“朕得天下並非從你家奪來，你石家的基業是因爲你丈夫投降契丹而丟掉的，朕於晉於漢皆該嚴懲你的丈夫，今日寬宥你們夫婦，也算是還儘先帝對我的恩情了。”石氏感激涕零，說道：“陛下大恩大德，以後石杜兩家絕不敢提一個悖逆之詞，唯陛下之命是從”劉知遠賣了石家一個大人情，自感這皇位坐的更加心安理得，任命杜重威爲太傅兼中書令、楚國公。
杜重威乃是契丹滅晉的禍首，因此每次出入，路上的人常常向他扔碎磚爛瓦詬罵他。對於此事的是非定論，正如司馬光所言：後漢高祖殺害無辜的幽州士卒一千五百人，是不仁；引誘張璉投降而又殺死他，是不信；杜重威罪大惡極卻赦免了他，是不刑。仁用以團結大衆，信用以執行命令，刑用以懲罰奸佞，失掉這三者，憑什麼守衛國家他的國運不能長久，也是應該的
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