朱全忠当上皇帝以后，改名朱晃，史称梁太祖。这一时期局势变化很快，朱全忠的头号敌人李克用在开平二年（908年）因病死亡，其子李存勖继晋王位。李存勖继位之时，潞州已经被梁军围攻了一年有馀，形势非常危急。李存勖利用梁军以为他正忙于丧事，戒备松懈之机，亲率大军，直扑潞州，打破了梁军围攻潞州而修筑的夹寨，斩梁军统帅符道昭，梁军大败，死亡万馀人，委弃的资粮、军械，堆积如山。此战对梁晋两方关系都很大，如梁军获胜，等于打开了河东的门户，可以直攻晋的首府太原；如晋军获胜，不仅可以巩固河东的南境，而且向南可以威胁梁的统治中心——河南地区。朱全忠听到夹寨被攻破的消息后，大惊失色，感叹地说：“生子当如李亚子，我子豚犬耳！”亚子是李存勖的小字。
然后李存勖着手整顿松弛的军纪，发展农业生产，减轻赋税，优抚孤寡，稳定内部秩序，选用人才，整军备战，使河东境内面貌焕然一新。
这一时期后梁内部却接连发生变乱，义武节度使王处直、成德节度使王镕，因朱全忠处心积虑地削除异己而举兵反梁，并且投靠李存勖，推其为盟主，共同反梁。朱全忠听信谗言，杀死佑国节度使王重师，并诛灭全族，大将刘知俊疑惧，遂在同州举兵造反，与李茂贞联合，共同讨朱。朱全忠还妒贤嫉能，借口马瘦斩杀了屡立战功的骁将邓季筠；又以违抗军令罪，处死了大将李重允、李谠；宿将氏叔琮、养子朱友恭，因参与杀害唐昭宗，朱全忠为推脱罪责，将他们处斩；朱珍是其著名的战将，朱全忠寻故杀之，诸将苦苦求饶，被朱全忠赶出；李思安本为朱全忠爱将，因故被贬后，心怀不满，也被处死。后梁内部矛盾激化，极大地削弱了实力。
开平四年（910年）十一月，朱全忠派大将王景仁率大军讨伐成德王镕、义武王处直，晋王李存勖亲率大军增援。次年，两军在柏乡（今河北高邑县境内）相遇，后梁军队铠甲鲜明，缕金挂银，光彩耀日，晋军望见颇有惧意。晋大将周德威鼓励将士说：“梁军为汴州天武军，皆为市井之徒，衣甲虽鲜明，然战斗力极差，十不能挡汝一，希望大家努力作战，擒获一人，足可致富，此乃奇货，机不可失！”晋军斗志昂扬，士气大振。周德威先派小股部队袭扰梁军，待其疲惫困乏之时，全力出击，大败梁军，死尸蔽野，抛弃的军资器械不计其数。柏乡之战是梁晋争衡的转折点，此战之后，战略主动权转移到晋军一方。
乾化二年（912年），幽州刘守光（刘仁恭之子）进攻成德、义武，李存勖率大军赴援。刘守光担心不是敌手，遂向朱全忠求援，朱全忠为报柏乡之仇，亲率大军攻晋。行至下博，讹传晋大军涌至，梁军惊慌失措，急忙逃至枣强。晋将李存审仅率少量军队，突袭后梁大军，朱全忠夜间不辨虚实，烧营而遁。情急之中，迷失方向，错走了一百五十多里。河北之民对梁军的残暴非常愤恨，纷纷拿起农具袭击梁军。朱全忠连吃败仗，羞愤交加，狼狈逃回汴梁，患病卧床不起。
朱全忠流氓出身，性情暴躁残忍，晚年由于战事不利，猜忌之心日重，除了肆无忌惮地杀戮外，便是纵欲宣淫。除了在宫中宣淫外，他还对大臣的女眷肆行淫乱。河南尹、魏王张全义，是五代十国时期一个重要的历史人物，他在恢复中原地区的社会生产方面贡献颇大，朱全忠连年征伐，所需军需物资全赖张全义支持，就是这样一个人物，朱全忠对其家属女眷也不放过。他巡幸洛阳时，住在张全义家中，将其女儿、媳妇一一奸淫。张全义诸子气愤难忍，打算杀死朱全忠，被张全义苦苦劝阻。尤为荒淫的是，朱全忠对自己的儿媳也不放过，无论是养子或是亲子之媳，逐一召见侍寝，公然宣淫，行同禽兽。而他的那些儿子为了争宠，甘愿献出自己妻子，而毫无羞耻之心。他们利用自己妻子入宫侍寝的机会，打听消息，窃取机密，争夺储位。养子朱友文之妻，貌美灵巧，深得朱全忠宠爱，由于这个原因，朱全忠对朱友文也非常宠爱，竟然超过了自己的亲子。
乾化二年，朱全忠败回汴梁，又转至洛阳，由于病势垂危，遂打算将朱友文从汴梁召来，嘱咐后事。郢王朱友珪虽是朱全忠的亲子，但由于其母只是一个营妓（即军妓），故不为朱全忠所喜。然而朱友珪却是一个野心很大的人，不甘心目前的地位，也参与到争夺储位的斗争中来。这时他的妻子张氏正在朱全忠身边陪侍，探知这个消息，并且得知朱全忠要将朱友珪贬为莱州刺史，马上密告给朱友珪。朱友珪惊恐不安，顿起杀机，于是他买通禁军将校，引兵入宫，将朱全忠杀死，称帝于洛阳。为了斩草除根，他派人赶到汴梁，杀死了朱友文。
朱友珪弑父篡位，引起了朱全忠诸子的气愤与不满，他们想方设法，要取而代之。对于朱友珪的这种状况，明眼人都很清楚，知其必败无疑。宰相敬翔称病不出，朱全忠的养子朱友谦传檄诸道，问罪朱友珪，并以河中镇归降了晋王李存勖。后梁宿将杨师厚，素为朱全忠所猜忌，这时也乘机占据魏博。朱友珪不敢得罪，只好承认既成事实，任命其为节度使。对于这样一个人物，朱友珪当然不愿轻易接受其摆布，他令杨师厚入朝商议军情，想借机铲除，以绝后患。杨师厚率精兵万人入洛，朱友珪见状，那里还敢动手，只得厚赐遣送归镇。在这场斗争中，朱友珪非但没有得利，反倒示弱于人；杨师厚更加骄横，对于朱氏诸子视若草芥。
朱全忠的第四子朱友贞，也想夺取皇位，只是苦于没有实力。朱友珪命他杀害朱友文，他也不敢违抗，只得奉命办事。因此，朱友珪即位后，任命他为东京留守、行开封府尹、检校司徒。这时后梁的另一大臣赵岩有事来到汴梁，朱友贞设宴款待，席间言及皇位之事，朱友贞遂乘机向他请教，如何可以取而代之？赵岩说：“此事易如反掌，成败全在杨令公（指杨师厚）一人，只要得其一言，禁军立即奉命而行。”杨师厚位高权重，禁军将士多为其部下，又占据魏博重镇，精兵猛将多在其掌握之中，所以赵岩才劝朱友贞结好于杨师厚。赵岩当时也在禁军中任职，返回洛阳后，便把与朱友贞商议的内容告诉了侍卫亲军都指挥使袁象先，得到了袁的支持。朱友贞又派心腹马慎交前往魏州见杨师厚，答应事成之后，赐给劳军钱五十万贯，并许愿杨师厚可以再兼领一个藩镇。杨师厚犹豫不决，对其部下说：“我与友珪君臣之分已定，今无故改图，别人又会怎么议论我？”马慎交劝喻说：“友珪以子弑父，天下人皆知，友贞是太祖至亲之子，仗义讨贼，名正言顺。如果一旦事成，令公又如何相处？”杨师厚醒悟，决意支持朱友贞。于是他派人入洛阳，密与赵岩、袁象先等商议举事计划。
得到杨师厚的支持后，朱友贞便放心大胆地行动起来。在此之前，龙骧军的一个军官在怀州反叛，搜捕其同党的行动四处进行，朱友贞派人潜入其军中，散布谣言说：“友珪因为龙骧军曾经发生过叛乱，此次把你们召到洛阳，将要全部坑杀。”当时左右龙骧军驻扎在汴梁，朱友贞伪造友珪诏书，调其入洛阳，然后借机煽动龙骧军起事。龙骧军将校闻知这个消息，非常惊恐，纷纷到朱友贞处，向他请教逃生之路。朱友贞乘机煽动他们起兵诛杀友珪，诸将校也表示愿意拥戴友贞。朱友贞掌握了龙骧军的兵权后，马上派人密告赵岩、袁象先，于是赵、袁等人率禁军突入宫中，杀死了朱友珪，然后拥立朱友贞在汴梁即皇帝位。
朱友贞即位后，史称梁末帝。由于他是依靠禁军将校的拥戴当上皇帝的，所以即位之后，大肆赏赐，花费了巨额钱财。加之连年征战，军费开支浩大，使后梁财政日趋紧张。为了满足需要，梁末帝任用贪吏，搜刮民财，致使社会矛盾骤然激化。
杨师厚倚仗其拥立之功，更加骄矜不法，目无君主。梁末帝惧怕其势大，朝中事务无论巨细，皆先咨询后而施行，杨师厚俨然成了后梁的太上皇。好在杨师厚毕竟年高，不久就病死了。梁末帝得知消息后，如释重负，在宫中设宴庆贺。
但是杨师厚所在的魏博镇仍然是一个很大的威胁，魏博兵多将广，勇悍善战，地理位置又靠近汴梁，如果这一威胁不解除，梁末帝仍然难以安生。于是其亲信赵岩献计，不如趁其军中无主，将魏博一分为二，可以达到削弱其强势地位的目的。梁末帝听从其计，下诏将魏博分为天雄、昭德两镇，其府库将士对半而分。又恐魏博将士不服，遂派大将刘率大军六万渡过黄河，逼近魏州，准备弹压。
魏博将士不愿背井离乡，聚众哗变，他们纵火大掠，劫持了新任节度使贺德伦，请降于晋。李存勖喜出望外，亲率军队到魏州，接收了军政大权。这一变化对晋来说，无疑是天上掉馅饼的好事，不仅一举占据了魏博这一军事重镇，直接威胁到后梁的统治中心汴梁，而且获得了魏博的久战之精兵，使其军事实力大大地增强了，尤其魏博银枪效节军的获得，意义更大，这支军队战斗力勇悍异常，李存勖收其为亲军，后来在灭亡后梁的战争中出力甚大。
梁末帝当然不甘心魏博就此失去，催促刘迅速进军，收复魏博。刘是后梁诸将中非常杰出的将领，多谋善断，用兵诡诈。他自知晋军兵力强大，不能正面硬拼，于是派军队间道袭击太原，妄图调动晋军主力回救，然后再攻取魏博。李存勖洞察其谋，结果没有得逞，只好退屯莘县，闭营不出。梁末帝连诏催其出战，刘因军粮不足，请求每人发给十斛粮，才可进行反攻。梁末帝大怒，下诏严责，又派人督战。刘无奈，只好勉强进兵，结果大败而回。从此，刘坚壁不战，以避晋军锋芒。贞明二年（916年），李存勖为了引诱梁军出战，留大将李存进驻守原处，扬言自己返回太原。梁末帝闻言，又一次催促刘进兵魏州，并且说：“社稷存亡，全系此战，望将军勉之！”刘只好再次进兵，在故元城（今河北大名东）西与晋军遭遇，梁军大败，仅步兵被歼的就达七万之众。这时派去袭击太原的梁军在城内守军与城外援军的夹击下，也大败溃退。晋军还乘胜进击，连下邢、洺等州，从而使河北之地尽数归于晋，与后梁形成夹河（黄河）对峙的局面。围绕着争夺魏博镇的这场战争，以晋军全胜后梁彻底失败而宣告结束，梁末帝得知战败的消息后，哀叹说：“吾大事去矣！”
这一时期后梁皇室内部的矛盾也趋激化，朱氏诸子互相猜忌，时刻想发动宫廷政变，以夺取皇位。贞明元年，梁末帝的张贤妃死亡，临出葬的前一夜，末帝之弟康王朱友孜遣心腹之人潜入寝宫，谋刺末帝，事泄被杀。从此以后，末帝更加疏远宗室兄弟，宠信赵岩及德妃兄弟张汉鼎、张汉杰等人，他们均居近密之职，军国大事，多与他们商议，每次出兵也一定派这些人前往监军。而赵岩等人也倚仗权势，卖官鬻爵，离间将相，搞得朝中乌烟瘴气，人心涣散。老臣敬翔、李振等，虽居相位，所言多不见用。李振干脆称病不出，不问政事，以避赵、张祸害。自此，后梁政事更加混乱，直至灭亡。
契丹人从后梁贞明三年（917年）至龙德二年（922年）期间，晋与后梁展开了夹河大战，双方你来我往，死伤惨重。总的来看，晋军胜多败少，消灭了梁军不少有生力量，但自身消耗亦很巨大。之所以出现这种状况，与契丹对晋军的牵制有极大的关系。好几次晋军都获得了很大的胜利，正要乘胜进兵之时，都因为契丹军队在北部边境的骚扰，而不得不分兵抵御，从而使后梁有了喘息之机，减轻了压力。
晋王李存勖是一个颇具军事才能的历史人物，但也有明显的缺点，这就是恃勇好斗，经常亲自率轻骑逼敌营挑战，也数次遇险被包围，被诸将救出，却依然如故，没有丝毫改变。正因为如此，往往导致一些不应有的损失，其中最大的损失便是宿将周德威的战死。有一次李存勖侦知梁军内部发生矛盾，勇将谢彦章被杀，认为有机可乘，决定攻取洛阳。周德威认为时机还不成熟，不宜过早地进行决战，李存勖不听。当晋军进抵胡柳陂时，梁军大批涌至，周德威主张先以小股骑兵袭扰敌军，待其疲惫之时，再大举进攻，李存勖仍不听。他一意孤行，亲率军队应战。混战中周德威父子战死，幸得老将李嗣昭整军反击，才使晋军反败为胜，歼灭梁军数万人，但晋军也损失惨重，得不偿失。正因为李存勖存在这样的缺点，所以后梁大将王彦章称他是“斗鸡小儿”，不足为虑。
贞明五年（919年），晋将李存审在德胜夹黄河修筑了南北两城，中有浮桥相连，以加强守御。为了对付晋军，梁军也在德胜上游十八里的杨刘夹河筑垒，造浮桥相连。从此双方在杨刘与德胜之间展开大战，互有胜负。龙德元年（921年），成德节度使王镕被部将所杀，李存勖闻讯急率大军讨伐，梁军也乘机反攻，经过激战，晋军虽然平定了成德兵变，并且击败了梁军的进攻，但兵员、物资却损失惨重，老将李嗣昭、李存进等也都在此战中战死。与此同时，后梁内部也发生了内乱，陈州刺史惠王朱友能想乘梁军屡败，重兵皆在前线，后方空虚之机，举兵向汴梁进攻，虽然很快便以失败而告结束，但仍在一定程度上削弱了后梁的实力。
龙德三年（即后唐同光元年，公元923年），李存勖在魏州称帝。因其家得到过唐朝的赐姓，故国号仍为唐，史称后唐。李存勖也以唐朝的合法继承人自居，史称后唐庄宗。
李存勖即位后，决定大举攻梁，一鼓而灭之。梁末帝急命老将王彦章与段凝为大将，统兵前去抵御。王彦章勇猛善战，人称王铁枪，而段凝却无勇无谋，只是因为善于讨好权贵，才得以重用。宰相敬翔深知这两人同时为将，段凝肯定会嫉贤害能，阻挠和牵制王彦章，必然导致战争的失败，于是面见末帝，要求专用王彦章。
王彦章率军至前线后，奇袭德胜，连下德胜北城和潘张、麻家口等寨，并进逼杨刘。双方在杨刘周围展开激战，均损失惨重。不久，梁军康延孝降后唐，王彦章又为赵岩、段凝等人所诬陷，罢去了兵权，改由段凝任主帅。段凝怯懦无谋，人心不附，他不敢主动进攻，竟在滑州决开黄河，东注于曹、濮、郓等州，企图阻止后唐的进军。正在这时，后唐大将李继韬举潞州投降后梁，梁末帝急派军协助李继韬攻下了泽州，切断了后唐军队的退路，并进攻太原，直捣后唐老巢。后梁还调汝、洛之兵进攻成德，使后唐军队前后受敌，处在非常紧张的生死关头。
就在这时，李存勖听取了谋臣郭崇韬、大将李嗣源的建议，自杨刘渡过黄河，绕开梁军主力，然后向西直捣汴梁。这一路后梁没有驻扎重兵，只有王彦章率少数军队进行过阻截，结果战败被擒。唐兵轻骑兼程袭击汴梁，很快便攻到汴梁城下。守将惊恐失措，只好开城投降。梁末帝走投无路，命侍卫杀死自己。后梁百官见状，纷纷出城迎降。段凝所率的梁军主力，在前线得知其都城失守后，人心涣散，全军解甲投降。后梁至此灭亡，前后历时仅十七年。