处决裴炎后，武则天转过身来开始全力对付徐敬业。兵贵神速的道理她完全明白，这次叛乱如果不能迅速平息，会有后起之秀纷纷效法。
上文说到，武则天此时显出相当稳定的心理素质，指挥若定。徐敬业起兵在九月二十九日，她十月六日就令左玉钤卫大将军（此军职也为太后所改，原名领军卫）李孝逸为扬州道行军大总管，李知十、马敬臣为副帅，御史魏元忠为监军使，率领三十万大军讨伐徐敬业。
李孝逸是唐宗室淮安王李神通的儿子，说不上多么有能力，之所以要他带兵，是做给天下看的，毕竟李孝逸是正牌李唐宗室，可以堵住天下悠悠众口。为保险起见，还给李孝逸派了个非常了得的监军——魏元忠。
这边徐敬业也动起来了，他令左长史唐之奇驻守已经攻下来的扬州，自己亲率主力渡江，猛扑润州（今江苏镇江）。担任润州刺史的不是别人，正是他的叔叔、李勣之子李思文。
徐敬业曾几次企图拉他一起叛变，可惜，他叔叔不赞成叛乱，早就跟武则天告了密。得知叛军来攻，就和司马刘延嗣一起发动百姓修城墙，训练士卒。
此时润州的唐军只有五千人马，再看城池：自开国以来就没修过。
难道大唐根本就没有地方防务吗？
原来，唐代实行的是府兵制，征来的兵都集中在约三百八十个“折冲府”中，这些折冲府主要分布在三个道，即关内道（拱卫京师）、河东道（防守太原）和河南道（拱卫神都）。其他地方的兵，非常之少。这就是所谓“强干弱枝”部署，即：只要能保住朝廷的中枢和北边就好，其他地方等出了事再说。以扬州都督府为例，举全府七个州的兵力，还不及关内道兵力的三十分之一。所以，润州被困，还要靠本州军民的力量先扛上一阵子，等候朝廷发兵来救。
义军来到润州城下，先是侄劝叔降。但李思文决不降，徐敬业只好发起猛攻。光宅元年（684年）十月十四日，李思文、刘延嗣和领兵前来支援的曲阿（今江苏丹阳）县令尹元贞战到力竭，都当了俘虏。
魏思温请求杀了李思文，以表示徐敬业为唐室“大义灭亲”的忠勇；警告其他敢于顽抗的州官，减轻今后攻城的难度。但徐敬业没答应，只是嘲笑道：“叔叔和武氏一党，这么忠于她，应改姓武，今后就叫武思文好了！”
徐敬业还非常诚恳地劝刘延嗣入伙，刘延嗣不干，徐敬业大怒，要把他当场斩了。这次轮到魏思温不答应了——这刘延嗣乃是他的故交。随后，李思文和刘延嗣一起被关进了狱中。至于县令尹元贞，又死不肯投降、又没人为他说好话，只好孤孤单单上了黄泉路。
眼见徐敬业旗开得胜，武则天哪是省油的灯。为给徐敬业心理打击，十月十九日，下诏削夺徐敬业已故祖父李勣和父亲李震等人的官爵；把这个忠心老臣的坟也给挖开了，砍烂棺木；撤销李氏赐姓，恢复徐姓。其余徐氏家属更是给杀个一干二净。有个别侥幸逃脱的，吓得跑到了吐蕃。
义军这边欢庆胜利的锣鼓还没敲响，情况又发生突变。就在润州被攻陷的同时，李孝逸率领的三十万征剿大军，已经逼近了叛乱的另一重镇——楚州。
魏思温担心的情况终于发生了：金陵的王气尚未借着，要杀草头王的政府军却已经开到！
徐敬业也知道不好，派韦超、尉迟昭守都梁山（今江苏盱眙县城及其周围山陵的统称）；弟弟徐敬猷守淮阴；自己则来到前线，屯兵在高邮县的下阿溪（在江苏省盱眙和江都之间），来对付这个李孝逸。
李孝逸开始了闯关之旅，第一关——都梁山。李孝逸的大军这时已开到临淮，与盱眙隔河相望。两雄对决，必有一场恶战了！
首战，他派偏将雷仁智与义军交战，不利。义军气焰大盛，李孝逸心中害怕，于是按兵屯守不再进攻。两军在前线演开了“静坐战争”。
监军魏元忠，虽然是个文臣，却颇知兵。他见战况胶着，急了！对李孝逸说：“天下安危，在此一举！四方承平已久，听说有人起兵，都盼着尽快扑灭叛乱。你却率领大军在此逗留不进，远近都会失望。万一朝廷另外派人来代替将军你，你用什么言辞来辩解逗留之罪？最好是从速进兵，以立大功！否则祸患将至矣！”
这样一番连劝带吓唬，惊出了李孝逸一身冷汗！急忙下令继续进军，直奔都梁山，去找义军大将韦超交战。
征讨大军的副总管马敬臣奋勇当先，在阵前斩义军别将尉迟昭、夏侯瓒于马下。
大军千里而来，首次获胜！
这一仗，赢得很关键。从此，征讨军声威大震，义军渐有不支。
此时，正如魏元忠所言，武则天果然对前线施加压力，派左鹰杨大将军黑齿常之任江南道大总管（比李孝逸的扬州道大总管高了一个级别），统辖诸道援军，开赴前线。李孝逸闻讯，心里直发毛：黑齿将军此来，简直是杀鸡用牛刀么，是不是有取代前线主将的意思？必须得主动点儿了。于是李孝逸再发兵攻都梁山。无奈，义军大将韦超前面败了一阵，不敢贸然接招，就仗着山势险要，坚守不出。
这块顽石太难啃了，府兵又不是山地作战旅，还要不要再打下去？
李孝逸又犹豫了，他拿不定主意，便召集众将商议。
魏元忠力排众议：“避坚攻瑕，是兵家之计。敌军的精锐，都在下阿溪，这种乌合之众，利在速战速决，只要一胜利他们就会有士气，但一旦失败就会想到如何自保逃命。而徐敬猷原是个赌徒，韦超等人也非宿将，兵又单弱，易为我克。徐敬业虽欲往援，势必赶不及。我军击败韦超等两贼，再乘胜进击叛军巢穴，彼方虽有韩信、白起，也恐不能抵挡。”
任何一种兵法，都必须是“应运而生”，根据当时的形势采取决策，而不是盲目看人家怎么做自己也怎么来。魏元忠分析了对方的士兵和将领，言辞十分恳切。
李孝逸采纳了魏元忠的建议——一位将军本身没有大本事不要紧，但是能够听取正确意见也足以成为名将。他当下敲定：从易到难，先灭韦超，再灭敬猷，最后击敬业。
于是引兵出击都梁山，激战一整日，终于**平都梁山义军。韦超发挥“易容术”，乔装改扮，趁夜遁逃。
闯关第二关——淮阴。都梁山一战是自讨伐以来的第一个大捷，三军无不欢呼雀跃。李孝逸也来了精神，乘胜趋进，直击淮阴。
淮阴城在淮水之南（古人称山南水北为“阳”，山北水南为“阴”），城池险固，但守将徐敬猷只懂玩牌，哪里见过这阵势，吓得不知所措。李孝逸督军大举攻城，一鼓作气拿了下来。徐敬猷则发挥“遁地术”，从暗道溜出城去，仅以身脱逃，回到了徐敬业的军营。
闯关第三关——高邮的下阿溪。徐敬业连闻败报，懊恼不已，沿下阿溪布防，誓与李孝逸一决高下。那边厢，李孝逸也领兵进入扬州府地界，直抵下阿溪北岸驻下，两军隔溪相望。
生死决战，就在明朝！
不过，今晚月色朦胧，也不能浪费。
到了晚上，官军的后军总管苏孝祥率兵五千，乘小船悄悄渡河，偷袭徐敬业。
哪知，徐敬业毕竟也经历过沙场，早料到官军会有这一手，已布下天罗地网。等官军接近，一声号炮，伏兵铺天盖地杀出，将渡河官军杀得大败。其余残兵被逼至水边，投水而死者过半！
这一仗，打得太惨烈。义军一扫多日颓靡，士气陡然高涨！徐敬业终于露了一手，得意洋洋。
苏孝祥死在乱军中，左豹韬卫长上果毅都尉成三郎被俘，压送江都。义军统帅唐之奇为激励士气，指着他对部众说：“此李孝逸也！”随后下令斩之。
哪知道这成三郎是个不怕死的，虽即将临刑，仍大呼：“我果毅成三郎，非李将军也。官军今大至矣，尔曹破在朝夕。我死，妻子受荣；尔死，家口配没，终不及我！”
其凛然正气，威慑敌胆，最终不屈而死！
这位忠勇的成三郎，是幽州渔阳（今北京密云）人。光宅年，任“左豹韬卫长上果毅都尉”。这个所谓“左豹韬卫”，就是守卫皇城的十二卫之一。在唐代原来叫“左右威卫”，武则天在光宅元年改叫“左右豹韬卫”。而成三郎的官职“长上”是“卫”里的低级官员，在一个“卫”里就有二十五名，类似于现代的团级。
李孝逸闻前军败报，害怕起来，又想打退堂鼓，想退守石梁。
恰在此时，有探报来说，徐敬业的营地上空有许多乌鸦噪集。颇懂心理学又口才极佳的魏元忠等趁机再劝：“这是贼势将败的预兆。乌鸟集幕，势必空营。然而徐敬业尚未退，鸟已先集，岂不是将覆灭么？现在正是顺风，芦苇干枯，用火攻有利，此时决不能退却！”
此时官军的位置，在义军西北方向，正好借冬天的西北风放火。李孝逸听了，极口称善，于是命军士各持火种，跨溪再战。
这边徐敬业正要挥军截击，不想对面官军强弓火箭接连射来。溪边芦苇甚多，正值冬天干燥，朔风猛厉，霎时四面延烧，卷入阵中。义军立足不住，纷纷后退。
徐敬业还想抵抗一阵，急命部下调整位置。这却是一着致命错棋：紧急中临时调动军阵，反而闹得自己营垒大乱。李孝逸见义军混乱，便督军疾进，一顿乱杀，斩义军七千余人。直杀得溪流皆赤，岸草尽红，为逃避火烧而跳水淹死的不计其数，真是水深火热呀！
这把火烧得义军的主力彻底崩溃。
徐敬业、徐敬猷、骆宾王等一干首脑人物带领少数士兵狼狈逃入江都。李孝逸哪里肯放过残贼，紧接着就追踪而至。
徐敬业料知江都不能再守，携了妻小，带着一队人马奔往润州，打算去镇守润州的义军刺史李宗臣那里落脚，以图东山再起。
此时，徐敬业可是头号通缉犯，他怕在途中被官军截击，就先潜入蒜山。写了信让李宗臣发兵来接应。可是，这一行人在慌乱中将原定的联系信物丢失，小卒只拿了信件跑去润州，李宗臣以为有诈——别是官军使的调虎离山之计！于是不理。徐敬业一行人见没有回音，以为李宗臣已经降了官军，大感绝望。
一行人不敢停留，连忙乘舟潜入长江，又意欲坐船出海到辽东避难。没想到，天不佑徐，航行至海陵（今江苏泰州），遇上大风，船只无法出海，而追兵将至。
穷途末路至此，就算再有信念的人也不免恐慌，况且众人造反，大多还不是为了谋个好前途，有几个真信了匡复大唐那一套？光宅元年（684年）十一月十八日，徐敬业的部将王那相，见大势已去，生了叛变之心，便鼓动兵士杀了徐敬业、徐敬猷兄弟，以及其家属，共砍下二十五个首级，拿到李孝逸军前投降。
而徐敬业的余党唐之奇、魏思温、韦超、薛仲璋等逃散之人，也分别被李孝逸部下捕获处斩，传首神都，扬、润、楚三州悉平。在海陵败亡的这一天，唯有骆宾王不知下落。
此刻，大将军黑齿常之带援军赶到江都，已是乱党肃清，不劳他老人家动手了。
武则天随后下令，尽杀徐氏宗族，只有那个不降叛贼的李思文没有被连坐，并且因功官拜司仆少卿，后来又升了春官尚书。
武则天还专门召见了他，揶揄道：“敬业改卿姓武，卿可便姓武吧。”事情至此还没完，后来又有人举报说，这个李思文原本是与徐敬业同谋的。于是，“武思文”被免官，还恢复徐姓，总算是保住了性命。