李存勖拆掉北城，建造木筏，退守杨刘，沿途与王彦章隔河对战超过一百次。战事持续约两个月，期间王彦章的军队曾几乎攻陷杨刘，直至李存勖于博州的黄河东岸建造堡垒协助防守，形势开始改变。王彦章之军队先进攻该堡垒而未能攻入，及后重新进攻杨刘而战败。
后梁朝廷得到战报后，即召还王彦章，委派段凝代替其招讨使职务。史称段凝向朝廷大臣行贿，又与赵岩、张汉杰等人合谋向后梁末帝隐瞒王彦章的战功，又于王彦章战败时诬陷他饮酒轻敌，因此得到兵权。及后由于段凝无法抵御后唐军队的进攻，后梁在他就任后不足一百天灭亡。
王彦章回到汴梁后，在朝廷上力言自己的战功。赵岩等人指使有关部门弹劾他“不恭”，迫令他回家。
其后，后唐军队向兖州进攻，后梁末帝再委派王彦章迎战。这时后梁的主力皆随段凝出征，故朝廷把首都汴梁剩下的五百名新经招募的骑兵守御都交给王彦章，另委派张汉杰监军。王彦章率军渡过汶水，计划进攻郓州，于递坊镇被后唐军队袭击。 王彦章因兵少战败，撤退至中都。
后，李存勖率领军队到达中都，与王彦章军交战。唐军将领夏鲁奇曾为朱全忠效力，与王彦章相识，听到王彦章说话后将他认出，以槊刺伤后将其擒获。
李存勖与王彦章见面，问他为何防守没有防御工事的中都而不前往兖州防守。王彦章回应指自己受制于形势而无能为力。王彦章看不起李存勖和李嗣源。李存勖在劝说王彦章投降被拒绝后，又派李嗣源劝说他。王彦章因伤重不能起床行走，李嗣源走到王彦章的病榻前，被王彦章以小字“邈佶烈”称呼，以示轻蔑。
次日，李存勖命人以肩舆送王彦章至任城，王彦章以伤患痛楚为由不肯出发。李存勖派人问王彦章此行能否成功，王彦章称段凝麾下六万军队并不会轻易叛变，因此难以成功。李存勖取得回应后，知道王彦章肯定不会归顺，下令把他斩首。王彦章享年六十一岁。
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