公元816年，宰相裴度督师讨伐吴元济。李愬自告奋勇，表示愿意担当平定淮西叛乱的重任。于是，朝廷让他担任前线指挥。李愬是位很有谋略的大将。他接受任命后，没有急于出兵，而是花很大力气整顿军队，鼓舞将士士气。他非常关心士卒，他们中有生病受伤的，他总是亲自去看望、慰问；对于来降的军士，他也尊重他们选择的或是留下，或是发给粮食布帛让其回家。结果，来降的人都自愿留下，并且主动积极地向他提供敌营情况。过了半年，李愬率军出发。由于他善于观察形势，选择战机，调动将士的积极性，与叛军接触后，接连打了几个胜仗。在一次战斗中，讨伐军俘获了被称为是吴元济“左臂”的一名将领。李愬不仅不杀他，而且亲自给他松绑，并让他继续带兵，为朝廷出力。已俘获的其他将领和官吏，他也是以诚相待，好好安抚使他们转过来为朝廷效力。次年冬天，李愬亲自率领一支骑兵队伍，冒着风雪，夜行一百余里，奔袭吴元济盘踞的巢穴蔡州。李愬的骑兵突然抵达蔡州城下，守敌慌忙向吴元济作了报告。还在睡梦中的吴元济，不相信官军会这么快抵达，未作明确抵抗指示，翻了个身又睡熟了。黎明时分，雪停了下来。李愬指挥的官军破城而入，直冲吴元济的宅第。吴元济直到亲耳听到讨伐军的喊杀声，才从睡梦中惊醒过来。他在侍卫的帮助下，爬上墙头准备逃跑。但一露面就被抓住，只得束手就擒。