李守贞在巡边时，于衡水抓获契丹鄚州刺史赵思英，因此功正式升任侍卫亲军都指挥使，移镇郓州，李守贞虽升任禁军统帅，然其意甚怏怏，因为其意在枢密使之职。
契丹再次寇边，晋廷下诏命李守贞为北面行营都部署，总揽对抗契丹事宜，晋帝石重贵在内殿设宴以示恩宠，宴会上教坊司有人献诗云：“天子不须忧北寇，守贞面上管幽州”，宴会结束后，李守贞洋洋得意，常以此在外夸耀。
李守贞上奏称其与契丹千余骑在长城以北短兵相接，转战四十里，斩杀敌酋解里，剩余的契丹兵慌不择路，淹死了非常多人，随后晋廷诏李守贞回师镇守澶州。尽管这些都是小胜，然李守贞颇为自得，总认为自己功大，认为朝廷有亏于自己，因而心怀两端。
晋廷受契丹赵延寿、刘延祚等诈降之计蒙蔽，预十万大军北上接应，本意让李守贞为帅。
然而李守贞曾两次收受杜重威的重贿，遂向朝廷推荐杜重威为帅，最终晋廷采纳其意见，任命杜重威为北面行营招讨使，李守贞为兵马都监，领军北伐，由于杜重威是皇帝的姑丈，本次出征几乎带走了后晋全部的禁军，晋都大梁防守极度空虚。
以李守贞权知幽州行府事，杜重威与李守贞北上至瀛州，察觉情形有异，捎一遇挫，就退兵至武强，耶律德光率大军沿易、定一线南下突进至恒州城下。杜重威与李守贞率军与张彦泽合兵返回恒州，进至滹沱河，中渡桥已被契丹军占领。
张彦泽率骑争夺，契丹军焚桥，两军夹河对阵，耶律德光遣别将萧翰等迂回晋军之后，抢占栾城，扼晋军粮道及退路。因杜重威与李守贞等人心怀异志，怯懦惧战，晋军内外交困，粮草将尽，两人遂谋举军投降。李守贞在军中多次扬言造势说：“这次作战失利，都是由于皇帝失德，亲信奸邪，猜忌自己造成的。”军中闻听此言者，都恨的咬牙切齿。杜重威胁迫晋军众将出营投降，李守贞除了保留天平军节度使外，还被拜为司徒。
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耶律德光将杜重威和李守贞麾下兵马，分出一半，由契丹先锋赵延寿统帅，并收缴了归降晋军的马匹和武器，命两人领着手无寸铁的晋军降卒一起南下，一时间后晋诸镇大多望风而降。契丹军乘后晋后方空虚，挥师南下，直入大梁，晋帝石重贵奉表出降，后晋灭亡。
杜重威和李守贞奉命驻扎于大梁城外的陈桥，时值寒冬，契丹人并不供给晋军降卒衣物粮食，晋军士卒苦不堪言，京都百姓亦受契丹劫掠之苦，见到杜重威和李守贞出行，纷纷咒骂于道，但两人丝毫不见愧色。
耶律德光称帝，建国号大辽，改元大同，由于辽军的大肆劫掠和扣押藩镇节度使，激起中原百姓和藩镇军反抗的浪潮。
不久，有群盗截断澶州的浮桥，耶律德光担心退路被截断，遂遣天平军节度使李守贞领军返回汶阳。
后晋北京留守刘知远看准时机，在太原称帝，建立了后汉政权，并沿用石敬瑭的年号，称天福十二年，中原各地纷纷归附。
辽太宗耶律德光以“中原人难治”，率主力回师北上，晋朝旧臣纷纷投诚归。天平节度使兼侍中李守贞奉表归后汉，被任命为护国军节度使，加兼中书令，拜太保、移镇河中府。
后汉高祖刘知远病逝，命幼子刘承佑承继帝位，刘知远在弥留之际，担心杜重威反复无常，遂授意众托孤大臣伺机除之，宰相苏逢吉等人矫诏诱杀杜重威及其三子。
刘承佑即位，河中节度使、检校太师、兼中书令李守贞，封守太傅，进封鲁国公。然而，李守贞得知杜重威死讯后，内心更加惶恐不安，他一方面广招亡命之徒，蓄养死士，修筑城防工事，训练军队，暗结契丹；但另一方面，他又认为自己长期执掌禁军，战功显赫，深得禁军人心，加上后汉政权建立不长，天下诸镇与刘知远并无深厚的渊源关系，人心不附。
此外，天子年轻且刚刚继位，朝中执政大臣都是其后辈，所以对朝廷很傲慢。
前永兴军节度使赵匡赞的亲信部下赵思绾，因惧怕后汉朝廷追究赵延寿父子，勾结契丹之罪而牵连自己，遂纠结数百牙兵占据永兴造反，同时派使者到河中府送御衣给李守贞，表示愿意投靠。
李守贞本就有反叛之心，加之听信术士之言，认为自己有天命在身，遂反，自称秦王，任命赵思绾为晋昌节度使。
凤翔巡检使王景崇，与节度使侯益不睦，加之侯益的中伤，亦不愿回京，遂鼓动军士拥戴自己为凤翔节度使，朝廷没有满足他的要求，反而调其为邠州留后，以赵晖为凤翔节度使。
于是，王景崇举兵造反，后汉隐帝即命赵晖讨伐，王景崇西招后蜀军队为助，同时与赵思绾共推李守贞为主，永兴、河中、凤翔三镇遂成连横叛乱之事。
为了抵御官军，李守贞派其部将王继勋抢先占据潼关，没多久就被澶州节度使郭从义攻克。为了防止距河中最近的同州，被其攻占，朝廷命滑州马军都指挥使罗金山将部兵戍同州，由于这两处要地被朝廷控制，李守贞南下之路被堵住，其在军事上已经失去了先机。
后汉已收到邠、泾、同、华四镇上报河中府李守贞与永兴、凤翔同反的军报，削夺李守贞一切官爵。命澶州节度使郭从义任永兴行营都部署，率侍卫亲军克潼关后直趋永兴；命白文珂任河中行营都部署，率军自陕州进军同州，待昭义节度使常思率潞州兵进至潼关后会攻河中；命凤翔节度使赵晖进屯咸阳。后汉诸路军延迟不战，师老无功，一时间朝野内外，对于后汉军能否镇压三镇叛乱议论纷纷。
隐帝刘承佑派遣枢密使郭威，为西面军前招慰安抚使，统领诸军。郭威采纳太师冯道的计策，厚赏禁军将士，宽以治军，将士遂归心郭威。
郭威率京师护圣军进抵陕州后，召诸路将领计议，针对三叛连衡，河中为首，且位居水陆要冲，河中叛军灭，永兴、凤翔叛军自败的形势，决定集重兵攻取河中，以余部牵制永兴、凤翔。遂以赵晖出咸阳攻凤翔；郭从义攻永兴；郭威自率军出陕州，命白文珂、刘词军出同州，常思军出潼关，三路会攻河中。
白文珂克河中西关城，郭威、常思兵临河中城下，采取蓄盈待竭之策，令白文珂领诸州丁夫二万余人，筑垒连城，长围久困，并遣水军列舟河岸，绝其水上通路。李守贞屡次突围未果，派人赴南唐、后蜀、辽求援，都被后汉军抓获。
当时，凤翔、永兴叛军也纷纷遣使向后蜀求救，后蜀援军进至大散关被赵晖部击退。赵晖克凤翔西关，遣千余人伪作后蜀军至，伏击全歼王景崇数千出迎之兵，王景崇再无出兵连横李守贞之力，唯有婴城自守。
李守贞遣王继勋率精兵千余人，沿黄河向南迁回，登岸袭击河西后汉军，并在军营内放火引发后汉军躁动，然而随后遭刘词军截击，阵亡七百人。李守贞见城中粮将尽，再发兵五千人，分五路向包围圈西北角突围，又遭截击，死伤大半。李守贞再次出兵突围，旋即被击败，其军中大将魏延朗、郑宾也遭擒。
此时，河中李守贞军饥困，将士离散，降者相继，郭威始下令后汉诸军攻城，永兴赵思绾以粮尽遣使请降。
后汉军破河中外城，李守贞收拢兵力，困守子城。内城破，李守贞与妻子举家自焚，后汉军随即入城，于烟烬中斩其首级，传送京师，悬首南市示众，其未死诸子及余党也被押送京师，施以磔刑。