李重进闻得消息，也大为感叹。他的部将多有回去的意思，说刘仁赡军令如山，连自己的儿子都杀了。更有紫金山的援兵，虽然战败了一阵，却没有退走。看来寿州是不易攻入，不如奏请班师，等待日后再举。李重进不得已上奏，候旨定夺。
周主柴荣得了李重进的奏章，犹豫未决。刚好这时李穀得病，请假还都。柴荣特意派遣范质、王溥，同去李穀家宅，询问军事方面的进退。李穀答道：“寿春正处在危难困苦之际，朝夕之间可以攻破。倘若皇上亲自出征，将士必定就会奋勇争先。南唐援军震惊恐慌，很容易攻破。城中守军知道援军危亡，必定无心坚守，可以容易攻下！”
范质、王溥回来禀告柴荣，于是柴荣再次下诏亲征。柴荣任命王朴代理东京留守兼判开封府事，任命三司使张美为大内都巡检，任命侍卫都虞候韩通为京城内外都巡检。
柴荣从大梁出发，授右骁卫大将军王环，为水军统领，带领战舰数十艘，作为水军前队。自己也坐着大舟，督率着战舰百余艘，鱼贯而进，果然是舳舻横江，旌旗蔽空。
在这之前，后周军与南唐军交战，陆军虽然强过南唐军队，但是南唐水军精锐敏捷，后周水军无法抗衡，柴荣经常以此为恨。从寿州返回后，在大梁城西的汴水岸边，制造来战舰数百艘。又命令南唐投降士卒教北方兵水战，几个月以后，后周水军纵横江湖，出没水中，差不多胜过南唐水军。到了这时，王环率领水军数千人从闵河沿颍水进淮水，南唐军队看见大为震惊。柴荣到达下蔡；夜晚，柴荣渡过淮水，抵达寿州城下。
第二天早晨，柴荣亲自穿上盔甲，驻军紫金山南面。南唐的朱元留心军事，探得周军来到，便登上紫金山，向西遥望。果然看见战船如织，飞驶而来，或纵或横，指挥如意，不禁失声说道：“罢了！罢了！周军鼓棹，如此锐敏，我们水军反而有所不及，真是出人意料！”
正在此时，柴荣带着许多将士，陆续登岸，就中有一威风凛凛的大将，随着柴荣。龙颜虎步，与周主不相上下，不由的暗暗喝采。有将校曾经战阵，认得是赵匡胤，随即报明。朱元即来到边、许寨中，对二人说道：“周军来势甚锐，未可轻易出战。我军只好守住山麓，相戒勿动，等到他们锐气少衰，方可出去和他们交锋。”
许文缜说道：“敌军远来，正应该与他速战，奈何怯战不前！”话音未落，即有军吏入报道：“周将赵匡胤前来冲营！”许文缜便即上马，领兵杀出，边镐也跟随同去。独有朱元留住不行，对部将们说道：“他们此行必败。”
果然不到多时，边、许两军，狼狈奔回，各说赵匡胤厉害。朱元接着，便微哂说道：“我原说周军势盛，不便力争，只可坚壁以待，两公不听忠告，乃有此败。”边、许不肯认错，埋怨朱元不救。朱元说道：“我若来接应两公，恐各寨统要失去了。”说罢，愤愤回营。
此战，周军斩获唐军三千多首级，并掐断了敌军通道，由此南唐军队首尾无法互相救援。到了傍晚，柴荣诏令分兵把守各个营寨，返回下蔡。
许文缜深恨朱元，密报陈觉。请陈觉上表清求易帅。陈觉早就因为朱元恃功不逊，上书弹劾。此时又上弹章，污蔑朱元如何骄蹇，如何观望。唐主李璟相信了陈觉的话，而怀疑朱元有异心。于是另派武昌节度使杨守忠代替朱元。
杨守忠来至濠州，陈觉于是传齐王景达命令，召朱元到濠州议事。朱元料有变，喟然叹道：“将帅不才，妒功忌能，恐怕淮南要被他断送了。我迟早总是一死，不如就此毕命罢！”说着，拔剑出鞘，意欲自刎。
他的门下客宋垍把剑夺住，劝朱元说道：“大丈夫到哪里不能富贵，何必为了妻子儿女去死呢！”朱元便说道：“你是叫我降敌吗？”宋垍道：“徒死无益，不如择主而事。”朱元叹息道：“如此君臣，本不足与他们共事。但反颜事敌，也觉自惭。罢罢！到了这个时候，我也顾不得什么名节了。”朱元于是把剑掷去，密遣人向周主柴荣输款投诚。
周主柴荣当然收纳，于是乘势督攻紫金山。许文缜、边镐两人，还恃着兵众，下山抵敌。却被赵匡胤用诱敌直计，引至寿州城南，三路杀出，把唐兵冲作数段。吓得边、许两人连声叫苦，飞马奔了回来。后面的周军，紧紧追来。他两人还指望朱元出兵相救，不防朱元寨内，早已竖起降旗。
边镐两人自知立足不住，没奈何弃山逃走。初四夜晚，朱元与先锋壕寨使朱仁裕等率领营寨中一万多人投降；副将时厚卿不服从，朱元杀了他。
周军既破紫金山大寨，又由周主督众追赶，沿淮河东进。周主自北岸进行，令赵匡胤等自南岸追击。水军统领王环，领着战船，自中流而下，沿途杀获万余人。那边镐、许文缜，正向淮东逃去。刚好遇到杨守忠带兵来援，说道濠州全军，都已从水路前来。边、许又放大了胆，与杨守忠合作一处，来敌周军。冤冤见凑，他们又与赵匡胤相遇。
杨守忠不知好歹，便来突阵。周军阵内，由骁将张琼突出，抵住杨守忠。两人战了十多合，杨守忠战张琼不下，渐渐刀法散乱。许文缜拨马来助，周将中又杀出张怀忠，四马八蹄，攒住厮杀。忽听得扑搨一声，杨守忠被打落马下，由周军活捉过去。许文缜见杨守忠受擒，不免慌忙，一个失手，也被张怀忠擒住。南唐军中三个大将，被擒去一双，当然大乱。边镐拨马就走，由赵匡胤驱军追上，用箭射倒边镐坐马，镐堕落地上，也由周军向前，捆缚过来，余众逃无可逃，多半跪地乞降。
柴荣估计南唐其余部众会沿着水流向东溃逃，赶紧命令虎捷左厢都指挥使赵晁带领数千水军沿着淮水而下。南唐的其剩余余部队，果然沿着淮水向东逃跑。柴荣从赵步率领数百骑兵沿北岸追赶，众将率步兵、骑兵沿南岸追赶，水军从淮水中流而下，南唐军队战死淹死和投降的将近四万人，缴获船舰粮食兵器数以十万计。黄昏时分柴荣奔驰到荆山，距离赵步二百多里。当夜住宿在镇淮军，随从官员才到达。刘仁赡听说援兵溃败，气噎喉咙而叹息。
这时候的齐王景达，以及监军使陈觉，正坐着艨艟大舰，扬帆使顺，前来迎战周军。后周水军统领王环，刚好与他们遭遇，便大战起来。两下里正在酣斗，突然听到岸上鼓声大震，两旁全是后周的军兵站住，发出连珠箭，猛射唐兵。唐舰中的士卒很多中箭倒毙。
李景达手足失措，对陈觉道：“莫非紫金山已经丢失了！”陈觉是道：“紫金山就算已丢失，但是杨守忠一军，怎么也杳无踪迹！”李景达说道：“岸上统是周军，看来上凶多吉少。我军如何能够抵挡？”陈觉说道：“不如赶紧回军，再或不退，可能要全军覆没了。”李景达忙传令退回。战舰一动，顿时散乱。王环乘势杀上，把唐舰夺了无数；所得粮械，更是数不胜数。南唐兵或溺死，或投降，差不多有二三万名。李景达、陈觉，逃回濠州去了。
柴荣追至镇淮军，方才停住，天色已暮，就在镇淮军留宿。次日，后周征发附近州县壮丁民夫修筑镇淮军城，建造两座城，中夹淮水，将下蔡浮桥迁移到两城之间，掐断濠州、寿州接应救援的道路。
适逢淮水上涨，南唐濠州都监郭廷谓率水军沿淮水而上，想乘后周不备之时突然袭击，焚毁浮桥。后周右龙武统军赵匡赞窥察知道，埋伏军队拦击，打败来南唐军。
郭廷谓慌忙逃回，陈觉听说郭廷谓又败，连濠州都不敢留住，竟然怂恿李景达，同返金陵。只有静江指挥使陈德诚一军，未曾对敌，还是完全无恙，他见李景达等都已奔归，也恐怕孤军难保，于是也渡江退还。
柴荣于是任命淮南节度使向训为武宁节度使、淮南道行营都监，领兵戍守镇淮军。之后，柴荣从镇淮军再次前往下蔡。并赐给刘仁赡诏书，让他自己选择吉凶祸福。
唐主听说诸军败退，想亲自督诸将去抵御后周军队。中书舍人乔匡舜上书极谏，唐主说他阻挠众志，把他流戍抚州。嗣又将守御方的略，问询问神卫统军朱匡业、刘存忠。朱匡业不好直言，只是引用诵罗隐的诗句说道：“时来天地皆同力，运去英雄不自由。”刘存忠要从旁进言，说臣的意见与朱匡业相同。
唐主大怒道：“你们坐视国危，不知为朕画策，反而吟诗调侃，朕岂由你们嘲弄的吗？”两人叩首谢罪，唐主怒气未释，竟贬朱匡业为抚州副使，流放刘存忠至饶州。一面部署兵马，即欲亲行。偏经陈觉奔回来，运动宋齐邱等，代为解免。且说周军精锐异常，说得唐主一腔锐气，化作乌有，把督军自出的问题，搁过一边，不再提起。