面对城楼上的箭雨，李嗣业仍向前冲。连续击落六支巨箭，双手酸软力量衰减。击打的速度慢了一拍，一支箭插进了他的腹部。他前冲三步才倒在地上，几支巨箭越过他的身子插在地上，不住的颤动。他的儿子李佐国奋不顾身的冲上前去，在大队军士的帮助下，救下李嗣业。但箭伤很重，箭头洞穿了他的腹腔。
郎中为他取出箭头，上了金枪药，李佐国向鱼朝恩报告，想让他到长安养伤。李嗣业说道：“将军沙场上滚打，难免马革裹尸，一点小伤，何须大惊小怪。不攻克邺城，我不离开战场。”
李佐国说道：“父帅不愿离开的军队，就在帐中养伤。我去冲锋陷阵，拿下城池。”李嗣业说道：“本帅的伤不碍事，叛军虽然顽抗，但已经难以持久。你带领军队继续猛攻，不拿下城池誓不罢休。”
在郎中的精心照料下，李嗣业的伤势好得很快。但攻城并不顺利，燕军已经知道了史思明要来增援，守卫得异常顽强，双方的伤亡都很大，为了避免腹背受敌，唐军连续进攻，再大的伤亡也要一鼓作气拼掉安庆绪。
这天晚上，李嗣业在睡梦之中，突然听到外面金鼓齐鸣，以为又要打仗，从病榻上一跃而起，大声叫道：“叛军来了，随本帅杀贼。”突然箭疮破裂，血如泉涌，郎中过来包扎，为时已晚，已经没有办法止住流血。一代名将，就此而逝。有诗赞曰：
战罢漠外征内关，两军阵前旌旗卷。
冲击坚城催驷马，一代勇将裹尸还。
唐肃宗听到噩耗，十分震惊，伤痛不已，追赠李嗣业为武威郡王，谥号忠勇，以勉励奋战沙场的将士。他的儿子李佐国承袭父亲的官爵，李佐国带领安西四镇的精兵，及白孝德等将领，继续攻城，不遗余力。
十二月二十九日，史思明出其不意的到了魏州，他只留少部分军队守蓟城，亲自带领八万精兵，浩浩荡荡杀将过来，刚到城下便立即鼓噪着向城池发起攻击。王思礼只带一万来人在此防守，然而仓促之中，没有来得及修建防御工事。面对黑压压的大队叛军，已经由太原尹降为节度副使的王承业已经没了主张，生怕史思明攻破城池。他对王思礼说道：“叛军势大，军力对比八比一，我军无法抗击史思明的进攻。建议主动撤退，保存实力。如果一旦被叛军包围，我们想撤退也来不及了，请元帅定夺。”
王思礼不敢与其交锋。生怕拼死抵抗，会遭到叛军的包围。那样虽然能阻挡史思明救援邺城的步伐，拖延他一段时间，但付出的代价是与张巡一样全军覆没。他不愿作出这样的牺牲，撤出了魏州。
乾元二年正月初一，史思明进驻魏州，为了增援邺城，他又自行改封为“大圣燕王”，并派薛嵩带领前锋部队进驻滏阳，与李归仁合兵一处，屯驻在唐军的背后。对李光弼而言，这不啻于是在对唐军和他本人进行示威和挑衅。他迫不及待地向鱼朝恩提议：“史思明的援军已经逼近，应该立即分兵北上，我带领所属人马，进逼史思明，就算不能取胜，与之相持，也足以解除我军腹背受敌的危险。”