第二天，李克用率领兵马列阵沁州城下，刘夫人陪伴一侧。李存孝在城楼之上观敌了阵。刘夫人见李存孝在城上便对其喊道：“十三郎，我儿何故与你父王反目成仇，兵戈相见？”
李存孝见养母刘氏在此，不觉泪如雨下，哭泣答道：“儿蒙晋王大恩位至将相，难道愿弃父子关系投靠仇敌吗？这是由于李存信、康君立诬陷的缘故。希望能活着见王，说句话就死。”
李克用闻言很是感伤，刘夫人道：“听十三郎之言心存悔过，臣妾愿往城中，劝说十三郎向大王谢罪。”李克用应允，便派刘夫人入城慰谕。
刘夫人车撵入城，李存孝跪拜于堂前道：“逆子李存孝恭候母亲大人”。
刘夫人扶起李存孝：“十三郎你究竟有何委屈，尽可向母亲道来，我定为你在晋王面前讨回公道。”
李存孝又将前言复述一遍，刘夫人道：“既然事出有因，十三郎可与我出城，与你父王说个明白便是。”
李存孝跪倒在地对刘夫人道：“母亲若能申明大义，存孝此行死而无怨。”刘夫人扶起李存孝，二人共乘车撵前往晋军大营。
刘夫人带李存孝来到中军大帐，李克用端坐上位闭目不视。李存孝磕头请罪道：“不孝之子李存孝拜见父王。”
李克用看了一眼李存孝问道：“孤且问你改名安景思，叛乱于沁州该当何罪？”
李存孝道：“孩儿于晋有功而无过。所以至此，乃四太保李存信、十二太保康君立暗中陷害！”
这时站在李克用身后的李存璋附耳说道：“父王，存孝该当何罪，何不等大太保回营之后再做定夺。”李存璋本是李克用身边的侍童，平日颇会揣摩李克用的心意，李克用也想保全李存孝性命，正等众人为他求情。一听李存璋之言，李克用微微点头。
这时康君立说道：“十三太保与朱全忠暗通书信，难道也是我与四哥暗中陷害吗？“这话问得好！确实是他暗中陷害，前面还要加个难道！李存孝莫名其妙，一时无言以对。
李克用见存孝不言，以为康君立击中他的要害，又没有人为其求情。通敌可是大罪，李克用下不了台阶，只好狠心说道：“李存孝暗通朱全忠罪不可赦！左右将其绑出帐外，受车裂重诛！”
车裂当天，阴云密布。李存信驱赶着五马准备行刑。一切的一切，都将在这一天结束。后人言王不过霸，将不过李，项羽、李存孝战场上攻无不克战无不胜，可他们哪里是韩信、康君立的对手呢？
然而最让人震惊的事情发生了。当五马用尽力量向外拉扯时，李存孝的手腕脚腕竟然因为先天的反应，自然而然地生出力道，将五马又活活地拉了回来！连接十数次，都是如此。被车裂而不死，如此神力，可谓冠绝古今（难怪死后会被尊为山神，连摸金校尉也不敢接近他的坟茔）。原来五车上有五五二千五百石重，以此较之，存孝一臂有二万五千斤之力，两臂有四象不过之勇。存孝大叫:“我得何罪?将五马挣我!“言未绝，只见半空中一金甲神人叫道:“李存孝不得挣脱，吾奉千佛牒文玉皇敕旨，你原是上界铁石精降临凡世，今功行完满取汝归天，若是迟缓，神人夺了你的坐位。“存孝听言道:“既上天叫我，安敢不从?“于是对李存信道：“四哥，咱兄弟俩到了这种地步，什么也不用说了。但是你这种办法是弄不死我的，也没法向父王复命。我和你说，如果你想车裂死我，那办法只有一个，就是挑断我的手筋脚筋，让我的手脚无法发力；打碎我的膝盖肘骨，让我四肢无法相连，再用五马之力，才有可能将我弄死。你我做了这么多年兄弟，就当看在弟弟的面上，给我个痛快吧。”听李存孝这么说，李存信眼中也含着泪，点点头，并依样照做。这次五马齐奔，终于将李存孝彻底分开。一代名将、天下无双的十三太保，就此含冤殒命。后人有诗叹曰：
两岸西风起白杨，
沁州存孝实堪伤，
晋官花草埋幽径，
唐国山河绕夕阳，
鸦谷灭巢皆寂寞，
宾州尘路总荒凉，
诗成不尽伤情处，
一度行吟一断肠。
李存孝刚死，忽见一彪人马飞奔而来，众视之，乃存孝之妻邓瑞云也。瑞云得知消息后不怕晋王怪罪，带领存孝手下六将赶来，放声大哭。晋王想起李存孝夫妇离家跟随自己从军的往事，心中也觉不忍。于是具棺椁盛装李存孝尸首，停于正庭，六将挂孝。军土举哀震地。
李克用晚间回帐，见刘夫人一人坐在榻边哭泣。李克用上前问道：“夫人因何事伤痛？”
刘夫人答道：“老爷曾经答应臣妾，若十三郎有悔过之心，可酌情发落。今日存孝随我入城，老爷何故用车裂重刑将他处死？如果他不来，何人能够抓他，我这不是利用母子感情欺骗他吗？”
李克用无奈地说：“夫人不知，孤也想赦免十三郎死罪，奈何康君立在众人面前说出存孝暗通朱全忠书信之事，与敌同谋岂能放过。孤也是含泪车裂李存孝呀。”
刘夫人道：“人人皆言君立与存孝不和，依我看朱温的书信或许就是反间计呢！再说朱温回书李存孝，如何会到康君立手中？康君立又何必着急将信使砍杀？”
李克用一听不由大悟：“康君立说来也是一员久经战阵的猛将，从云州哗变就伴随孤王左右十几年，奈何用心狠毒，一点容不得别人。”
刘夫人道：“今日死去的是十三郎，不知道明日丧命的又是哪家太保，儿郎们还未曾报答老爷的养育之恩，却一个一个饮恨死去。”说着刘夫人又啼哭起来。
李克用也是十分为难，只得安慰道：“夫人莫要伤心，等来日抓到康君立尾巴，我决不饶他。”一番劝慰之后，夫妻二人才熄灯休息。
其实李克用只是要给李存孝一个狠狠的教训，并不想真杀了他，李克用觉得临刑前一定会有人出来为李存孝求情，自己也就借坡下驴赦免李存孝。
理想是丰满的，现实是骨感的，李克用想得挺美，但是他没想到这么多将领嫉妒李存孝天下第一猛将的勇武，居然没有一个人肯站出来为他求情，李克用一时骑虎难下，只能将李存孝处死，这之后李克用接连十几天不理军务，私下对诸位将领埋怨了很久。
李存孝虽然死了，但他造成的影响却没有结束，当时河东还有另一位大将名叫薛阿檀，平日里和李存孝的关系比较密切，所以经常被其他将领排挤。李存孝死后，薛阿檀害怕受到株连，不久之后也自杀身亡。
乾宁元年八月，昭义节度使康君立拜见李克用，见到爱将归巢李克用非常高兴，设宴款待，酒过三巡菜过五味，李克用有些醉了，再次说起李存孝，更是伤心，不由得放声大哭，康君立便在一边规劝道：“李存孝罪有应得，父王处理得对！”
这本来是句好话，哪知道李克用听了勃然大怒，拔剑就砍，康君立直接被砍成重伤.
数日后李克用班师回晋阳，李存孝的尸棺也被带回，李克用准备将灵柩送往晋阳风峪沟口的太山脚下埋葬，忽有士卒来报，大太保、三太保率军返回晋阳。李存勖回宫休息，李嗣源不顾一路疲惫来见李克用与刘夫人，父子相见甚欢。李嗣源道：“孩儿与三弟率兵逐走梁兵残余，特向父王请功。”
李克用喜道：“嗣源得此大捷，到中军细细为孤讲来。”
父子二人进入府中，李嗣源忽见有牙兵正在收拾府上白绫白绡。不由惊问道：“王府之内高挂白幡，莫非是有祭奠不成？”
李克用只是叹气，刘夫人一旁言道：“府里设了灵堂，灵柩是你十三弟的。”
“什么？”李嗣源二目惊视李克用夫妻二人问道：“存孝的灵柩？”李克用无奈地点了点头。李嗣源疾步跑向灵堂之中，李克用与刘夫人也紧随入府。
李嗣源冲进灵堂，只见帐篷四周高挂白绫，两侧白幡丛立，灵案之上四对白烛已燃去大半，再看灵案正中有镶金牌位一座，上书“晋王府勇南公李存孝之位”。李嗣源眼观灵堂心似刀割，伏身棺材之上哭道：“十三弟！嗣源来得太晚啦！”李克用与刘夫人见李嗣源失声痛哭，老两口也潸然泪下。痛哭片刻，李嗣源便把李存信、康君立劝说李存孝出姓的事情给晋王说了一番。晋王听了事情缘由，不觉怒发冲冠，拍案大呵道：“康君立这个蛇蝎小人，欺我儿子太甚！嗣源以为康君立当如何处置？”
李嗣源道：“孩儿愿为父王前驱，包围康宅，缉拿康君立，割其首级悬于东门，以谢天下！”
李克用道：“孤众家太保皆嫉妒李存孝之功，不肯为其发言；而嗣源深明大义，为人正直，真乃忠义之士也！”
李克用取下身上佩玉一块交于李嗣源，做为诛杀康君立的口谕。
次日李存孝下葬之后，李嗣源与石绍雄、安休休带领精兵五百人包围康君立府宅，康府上下一片惊慌。康君立闻听下人来报，有官兵包围府宅，赶忙跑到院中。只见府门被官兵踹开，李嗣源大步迈进康府，左边是石绍雄，右边是安休休，三人都是满脸杀气。康君立拱手问道：“大哥与二位将军，今日来小弟府邸不知所为何事？”
李嗣源怒道：“康君立！你装什么糊涂，今天是你为十三太保李存孝陪葬的日子！”
康君立闻言心中惊骇，暗想众家太保皆嫉妒李存孝功高盖世，没想到竟载在李嗣源的手中。康君立连忙解释道：“大太保有所不知，此事皆是李存信暗中操作，与小弟无关。”
李嗣源骂道：“康君立！今日死到临头，还想挑拨我兄弟自相残杀。我奉晋王密令，诛杀佞臣康君立。以佩玉为号，玉到人斩，格杀勿论！”李嗣源说罢拔出宝剑，一剑刺进康君立腹中，康康君立痛叫倒地。旁边校刀手将康君立削级斩首献上人头。
李嗣源查抄康府，令石绍雄、安休休往晋王府持佩玉回命。李嗣源将康君立人头挂于马镫之上，驰往风峪沟口的太山脚下李存孝墓前。李嗣源一把将康君立的人头仍到墓碑之下。李嗣源跪坐于地对李存孝墓碑言道：“十三太保，为兄今日把你的冤仇昭雪了。这颗奸贼的人头足以为你的在天之灵平反。人生在世，光阴几何，你我兄弟共扶唐廷，众人都是指挥士卒，惟存孝以双臂退敌威镇海内。存孝先行，我心中悲痛至极。”
夕阳残照，黄昏风起，李嗣源再三叩拜后，才恋恋不舍地返回晋阳城。