Đồng Quan là cánh cửa của kinh đô Trường An. Nơi đây có địa hình hiểm yếu, đường xá nhỏ hẹp. Đường Huyền Tông phái đại tướng Kha Thư Hàn đem đại quân trấn giữ. Tướng phiến loạn là Thôi Càn Hựu đóng quân ngoài cửa thành đã nửa năm, mà không có cách gì đánh vào được. Mỗi đêm, quân lính giữ Đồng Quan đều đốt lửa để báo tin bình an, các trạm đốt lửa phía trong cũng nối nhau đốt lửa, truyền "tín hiệu bình an" về kinh thành, để triều đình và nhân dân được yên tâm. Quân phiến loạn không đánh nổi Đồng Quan, nhưng nội bộ vương triều Đường ở trong cửa quan lại phát sinh mâu thuẫn. Kha Thư Hàn chủ trương giữ vững Đồng Quan để chờ thời cơ. Quách Tử Nghi, Lý Quang Bật từ Hà Bắc cũng gửi sớ tấu về, xin mang quân lên bắc để đánh vào sào huyệt Phạm Dương của giặc và đề nghị quân lính giữ Đồng Quan phải hêt sức thận trọng, không nên khinh suất mở cửa quan ra giao chiến với địch. Nhưng tể tướng Dương Quốc Trung lại phản đối những ý kiến trên. Vì có kẻ nói với Dương Quốc Trung: "Hiện nay đại quân nằm trong tay Kha Thư Hàn, nếu Kha Thư Hàn đánh thắng, trở về Trường An thì ngôi tể tướng của ngài khó mà giữ được".

Bản thân Dương Quốc Trung cũng biết mình không được lòng người, nghe nói thế thì càng lo sợ, liền nói với Đường Huyền Tông rằng: hiện nay quân phiến loạn ở ngoài cửa quan đã yếu lắm rồi, mà Kha Thư Hàn vẫn án binh bất động, bỏ lỡ mất thời cơ tiêu diệt địch. Đường Huyền Tông u mê, tin vào lời Dương Quốc Trung, liên tục phái sứ giả đến Đồng Quan thúc giục Kha Thư Hàn mở cửa quan, đem quân ra giao chiến. Kha Thư Hàn biết rõ rằng mở cửa quan ra đánh sẽ rất nguy hiểm, nhưng không có cách nào chống lại thánh chỉ của hoàng đế, đành khóc rống rồi mang quân ra giao chiến. Quân phiến loạn do Thôi Càn Hựu chỉ huy đã tập trung và dưỡng sức từ mấy tháng, bố trí sẵn trận địa phục kích trong 1 hẻm núi ở gần Linh Bảo (ở phía tây tỉnh Hà Nam ngày nay), chờ quân Đường ra khỏi cửa quan. Hai mươi vạn quân của Kha Thư Hàn từ Đồng Quan tiến ra, rơi vào trận địa mai phục sẵn, hầu như bị quân phiến loạn tiêu diệt hoàn toàn, 20 vạn người ngựa chỉ còn lại được 8000. Kha Thư Hàn toan cố gắng thu thập tàn binh, nhưng quân lính dưới quyền đã rối loạn, quân phiến loạn thừa cơ đánh vào Đồng Quan, Kha Thư Hàn bị bắt.

Đồng Quan mất, không còn địa hình hiểm yếu nào có thể ngăn được giặc tiến vào Trường An. Các quan lại và binh lính dọc đường tới tấp đầu hàng địch. Khi trận đánh diễn ra thất bại, Kha Thư Hàn đã phái người về Trường An cáo cấp, nhưng sau đó, việc liên lạc bị gián đoạn. Đêm tới, kinh thành không còn nhìn thấy "tín hiệu bình an" nữa. Đường Huyền Tông lúc đó mới cảm thấy nguy hiểm, vội cuống quýt gọi Dương Quốc Trung tới bàn biện pháp đối phó. Dương Quốc Trung mời bá quan văn võ tới bàn. Tất cả cuống cuồng lo sợ, không ai đưa ra được ý kiến gì hay. Dương Quốc Trung biết nếu ở lại Trường An sẽ rất nguy hiểm, liền khuyên Đường Huyền Tông chạy vào đất Thục. Ngay tối hôm đó, Đường Huyền Tông, Dương Quốc Trung dẫn theo Dương Quý Phi và 1 đám hoàng tử hoàng tôn, do tướng Trần Huyền Lễ và quân cấm vệ hộ tống, lén mở cửa hoàng cung chạy khỏi Trường An. Hoàng đế phái hoạn quan đi trước, báo cho các địa phương dọc đường, để các quan lại chuẩn bị đón tiếp. Nào ngờ, mới tới Hàm Dương thì viên hoạn quan cùng huyện lệnh địa phương đề đã bỏ trốn. Hoàng đế và đoàn tùy tòng đi miết, chẳng được ai tiếp tế cơm nước, đều đói mèm, mệt lả. Các thái giám tùy tòng vội xục tìm dân chúng địa phương, xin cái ăn. Mấy người dân đem ít bánh bột cao lương dâng lên hoàng đế và đoàn tùy tòng. Các hoàng tử, hoàng tôn, phi tần, thái giám xưa nay quen ăn sơn hào hải vị, có bao giờ biết tới thứ bánh dân dã này, nhưng vì quá đói, chẳng còn nghĩ gì tới thể diện, chẳng cần tới bát đũa, xúm lại bốc ăn 1 loáng đã hết.

Đường Huyền Tông gắng gượng nuốt mấy miếng bánh, nghẹn ngào rơi nước mắt. có 1 cụ già chen tới trước xa giá, nói với Đường Huyền Tông: "An Lộc Sơn muốn làm phản, không phải là chuyện ngày một ngày hai. Trong bao nhiêu năm đó, nhiều người đã cáo giác với triều đình, nhưng lại bị bắt giam và giết hại. Tình hình ở bên ngoài, bệ hạ không hề hay biết. Những người dân thường chúng tôi sớm biết sẽ có ngày như hôm nay, nhưng cửa vào triều quá thâm nghiêm, bệ hạ không thể nghe thấy ý kiến của dân. Nếu không có cảnh như ngày nay, thì lão tiện dân này sao có thể đứng trước xe mà thưa chuyện cùng bệ hạ".

Đường Huyền Tông ủ rũ nói: "Tất cả đều do trẫm quá hồ đồ. Bây giờ hối lại thì không kịp nữa".

Đoàn chạy loạn lúc đi lúc nghĩ, tới ngày thứ 3, đến trạm Mã Ngôi (ở phía tây huyện Hưng Bình, Thiểm Tây ngày nay. Thời Đường đây là nơi đặt trạm giao thông giữa kinh thành với đất Thục). Các tướng sĩ tùy tòng vừa đói vừa mệt. Họ càng nghĩ càng tức tối, oán trách những kẻ đã gây nên tình trạng khiến họ phải bỏ gia đình vợ con ở Trường An nay mai sẽ rơi vào tay giặc, và bản thân họ phải vất vả đói khát như hiện nay. Họ thấy tất cả là do gian tướng Dương Quốc Trung gây nên. Món nợ này, Dương Quốc Trung phải trả! Vừa lúc đó, có mấy chục sứ giả Thổ Phồn chặn ngựa của Dương Quốc Trung lại, yêu cầu hắn phải cấp lương thực cho họ. Dương Quốc Trung chưa biết đáp thế nào, thì binh sĩ đã ùa tới vừa hô: "Dương Quốc Trung làm phản!", vừa bắn tên tới tấp vào hắn.

Dương Quốc Trung hoảng sợ, nhảy xuống ngựa chạy vào trạm, liền bị mấy binh sĩ đuổi theo, lôi ra ngoài chém đầu, bêu trên ngọn giáo cắm trước dịch trạm. Giết xong Dương Quốc Trung, binh sĩ vẫn bừng bừng phẫn nộ, bao vây chặt dịch trạm có Đường Huyền Tông và toàn thể đoàn tùy tòng trong đó. Đường Huyền Tông thấy bên ngoài có tiếng ồn ào, liền hỏi có chuyện gì. Các thái giám nói cho ông ta biết các binh sĩ đã giết Dương Quốc Trung. Huyền Tông giật nảy mình, vội lật đật chống gậy đi dép cỏ ra cửa dịch trạm, úy lạo các binh sĩ và yêu cầu họ về trại nghỉ ngơi. Binh sĩ không để ý đến lời hoàng đế, vẫn ồn ào hỗn loạn. Huyền Tông cử Cao Lực Sĩ đi tìm Trần Huyền Lễ, hỏi tại sao binh sĩ vẫn không chịu giải tán. Trần Huyền Lễ trả lời: "Dương Quốc Trung mưu phản, thì không thể để Quý Phi sống được!".

Yêu cầu đó đặt Đường Huyền Tông vào thế rất khó xử. Ông làm sao dứt bỏ được mỹ nhân muôn phần sủng ái đó? Đường Huyền Tông chống gậy cúi đầu đứng chết lặng hồi lâu, rồi nói: "Quý Phi xưa nay vẫn ở trong thâm cung, sao biết được chuyện Dương Quốc Trung mưu phản?".

Cao Lực Sĩ biết rằng không giết Dương Quý Phi thì không có cách nào làm nguôi cơn giận của binh sĩ, liền nói: "Quý Phi không có tội, nhưng binh sĩ đã giết Dương Quốc Trung, mà Quý Phi vẫn sống bên cạnh bệ hạ thì họ sao có thể yên tâm được. Kính mong bệ hạ thận trọng suy xét. Binh sĩ có yên tâm thì bệ hạ mới an toàn được".

Để bảo toàn tính mạng của mình, Đường Huyền Tông đành nghiến răng gạt nước mắt trao Dương Quý Phi cho Cao Lực Sĩ mang đi nơi khác thắt cổ chết rồi mang xác về cho binh sĩ kiểm tra. Binh sĩ chứng kiến việc đó xong, mới nguôi giận, tháo vòng vây trở về trại. Qua cuộc binh biến này, Đường Huyền Tông như con chim bị tên, vội vàng chạy vào Thành Đô. Thái tử Lý Hanh muốn đi theo, nhưng bị địa phương giữ lại để chủ trì việc triều chính. Lý Hanh thu thập đội ngũ còn lại quay lên phía bắc, tới Linh Vũ (nay ở tây nam huyện Linh Vũ, Ninh Hà) thì lên ngôi hoàng đế. Đó là Đường Túc Tông.