之时，当倾国来援。石敬瑭得书，稍稍放怀，急忙整顿兵备，固守城濠。
过了数日，张敬达率军来到太原，设置很长的包围工事来攻打。石敬瑭授刘知远为马步军指挥使，所有安重荣、张万迪诸降将，悉归他节制。刘知远用法无私，不分新旧，因此士心归附，都乐为他用。石敬瑭身披重甲，亲自登上城头，任他城下各军，飞矢投石，毫无畏缩心，只是坐镇城楼。
刘知远在旁进言道：“我看张敬达筑设高垒深沟，想作持久打算。他们没有其他好的办法，不足为虑的。请您向各方派出使者，招抚军民，免得他们和我们为难。守城的事很容易，我知远一个人就能独力办好。”石敬瑭拉着刘知远的手，抚拍他的肩背而称赞道：“得公如此，我自无忧了。”于是下城自去办事，一切守城计画，悉委托刘知远。刘知远日夕不懈，小心拒守，张敬达屡攻不下。
那催督攻城的朝使，却一再来到。李从珂又令吕琦犒师。兵马副使杨光远对吕琦说道：“请您附带奏告陛下，请主上稍微减少昼夜操劳。贼兵如果没有援兵，用不多天就可以平定；如果他勾结契丹来犯，自当放他进来，一战就能把他打败。”李从珂闻奏很是高兴。
李从珂又听说契丹答应石敬瑭，在中秋时节发兵来援。于是几次督促张敬达紧急攻打太原，但依然不能攻下。每当有所营建构筑工事，往往遇到风雨天气，很长的包围工事被水浸所破坏，竟然接合不成。城中日益窘迫，粮食储备因浸泡而缺乏。
契丹主耶律德光，如约出师，号令军前道：“我非是为石郎兴兵，乃是奉天帝敕，你们只管踊跃前进，必然快得天助，保无他患！”军士齐声应命，共得五万铁骑，浩荡南来，扬言大兵三十万，从扬武谷趋入，直达太原，列营汾北。代州刺史张朗、忻州刺史丁审琦绕城自守，敌人骑兵经过城下时，也不敢迎战。
耶律德光先遣人通报石敬瑭，说道：“我今日即想破敌，可好么？”石敬瑭急忙遣人驰告耶律德光，说南军势盛，未可轻战，不如待至明日。使人刚刚离去，就远远听到鼓角齐鸣，喊声大震。石敬瑭料知两边已经交锋，忙令刘知远带着精兵，打开城门，率军助战。
说时迟，那时快，契丹皇帝耶律德光，已遣轻骑三千，进攻张敬达大营。张敬达早已防着，见来兵都不被甲，纵马乱闯，还道他轻率而进。于是尽出营兵搦战，一场驱逐，把契丹兵赶至汾曲，契丹兵涉水自去。
唐兵还不肯舍，沿岸追击，那知芦苇之中，尽是伏兵。几声胡哨，一齐突然杀出，将唐兵冲做了数截。唐军步兵已追过北岸，大多数被杀。只有骑兵还在南岸，见势不妙，一齐引退。张敬达忙收军回营，营内忽突出一彪人马，首先一员大将，跃马横枪，大声呼道：“张敬达休走，刘知远已守候多时了。”张敬达不觉着忙，急率败军南逃，又被追兵掩杀了一阵，伤亡约万余人。
太原解围，石敬瑭即整备羊酒，亲自出城犒契丹兵士。见了契丹主耶律德光，行