由于此时河西走廊的大多数州县已经处在张义潮军的控制之下，所以这一次的信使团出使长安的行程十分的顺利。唐宣宗接到瓜、沙11州图籍和张义潮的捷报后，特下诏表扬张义潮等人的忠勇和功勋，诏令说：张义潮“抗忠臣之丹心，折昆夷之长角。窦融河西之故事，见于盛时;李陵教射之奇兵，无非义旅”。11月，唐王朝于沙州建立归义军，统领瓜沙等11州，授张义潮归义军节度使、11州观察使，管内观察处置，检校礼部尚书，兼金吾大将军，食邑2000户，实授300户。拜李明达为河西节度衙兼监察御史，拜李明振为凉州司马检校国子祭酒，御史中丞，授吴安正为武卫有差。而作为人质留在长安的张义潮兄长张义潭则被授为金吾卫大将军。
随着瓜、沙、肃、甘诸州的收复及沙州归义军的建立，吐蕃军队节节败退，最后集中于姑臧(凉州)。凉州是北朝、隋唐以来的河西重镇，唐朝前期一直是横断吐蕃和突厥的河西节度使所在地。吐蕃统治时期，又是统辖河西东部的大军镇驻地。如果凉州仍在吐蕃手里，那么张义潮所提出的收复河西东部及陇右数郡就是一句空话。因此,为了有效地控制河陇地区，张义潮便从大中十二年（公元858年）八月率军开始了他东征凉州吐蕃的伟大壮举。当然此时的凉州已经聚集了大批的吐蕃军队，另外还有河西陇右地区败退至凉州的吐蕃军，军力十分雄厚，这导致了凉州战役变得极其艰难。
前面已经说到吐蕃在河西倒行逆施，不但导致了唐人的愤怒，就是吐蕃人也对统治者极为不满。而归义军建立之后秉承大唐传统，对各族人民一视同仁，有力地团结了在河西走廊的各族人民。而这支东征军由汉、吐蕃两族士兵组成，共计7000名士兵。这是一次空前激烈的战斗，归义军“分兵两道，裹和四方。人持白刃，突骑争先。须臾阵和，昏雾张天。”两军对阵之时，归义军人人置生死于度外，”列乌云之阵，四面急攻，蕃贼糜狂，星分南北。”在血腥的死斗中，大唐精神重新焕发了光彩，吐蕃军终于支撑不住，“汉家持刃如霜雪，虏骑天宽无处逃，头中锋矢陪垅土，血溅戎尸透战袄”。汉军得势，押背便追。不过五十里之间，杀戮横尸遍野。”吐蕃军虽然遭到很大的打击，但是毕竟是强悍的敌人，归义军人数少，也没办法一时全部消灭，于是这场残酷的战争足足拉锯了三年。
难道就此结束了么？不，还没有，老英雄虽然倒下了，新的英雄却又站了起来！虽然唐朝在安西，北庭已经没有可能再有作为，但是对于汉人占大多数的河西走廊唐朝依然拥有很深厚的群众基础。
在河西走廊这块有个叫沙洲（敦煌）的地方，在永泰二年（公元766年）以后，河西走廊的的各个要塞和城市都在孤立无援的境地下为吐蕃人一一击破以后，沙洲就成了唐军在河西走廊的最后一个据点。从大历五年（公元770年）开始，沙洲开始受到吐蕃人的围攻，沙洲守军知道没有任何的援军，也知道能守住的可能性不大，但是他们依然选择了坚守。唐军为了守城，守将阎朝贴出告示：“出绫一端，募麦一斗”，征集粮草。就这样沙洲人在孤立无援的情况下足足坚持了十一年，直到建中二年（公元781年）才因为弹尽粮绝不得不出降。即便是这样，在投降之前阎朝仍与吐蕃主将绮心儿相约，不要让沙洲城民众流离失所。由于得到了吐蕃人的许诺，从而使得沙洲的汉族民众，尤其是一些大族如李氏，索氏，张氏等得以继续留在沙洲城中，这些大族都在后来的张义潮沙洲起义中发挥了巨大的作用。
