乙亥日，庞勋率领军队向北渡过濉水，翻过山岭，直奔彭城。当天晚上，徐彦曾才得知元密战败的消息，立即向相邻的藩镇发送文书，请求救援。第二天，徐彦曾下令紧闭城门，挑选城中的壮丁登城防守。全城上下都震惊恐惧，没有人再有固守城池的决心。有人劝说徐彦曾逃奔兖州，徐彦曾愤怒地说：“我身为节度使，是一军的元帅，城池陷落就应当以身殉职，这是我的职责！” 随即将劝说他逃走的人斩首。丁丑日，叛贼抵达彭城城下，部众有六七千人，擂鼓呐喊之声震天动地。居住在城外的百姓，叛贼都加以安抚慰问，没有进行任何侵扰。因此百姓们都争相归附叛贼，没过多久，叛贼就攻占了外城。徐彦曾退守内城，百姓们却帮助叛贼攻城，他们推着装满柴草的车子堵塞城门，放火焚烧。内城最终被攻陷。叛贼将徐彦曾囚禁在大彭馆，抓住了尹戡、杜璋、徐行俭三人，将他们剖腹挖心，凌迟处死，并且将他们的家族全部诛灭。庞勋坐在节度使的厅堂之上，陈列了盛大的兵卫仪仗。文武将吏们都匍匐在地，叩拜行礼，没有人敢抬头仰视。当天，城中愿意归附庞勋的人就有一万多人。
戊寅日，庞勋召见温庭皓，让他起草奏表，向朝廷请求节度使的旌节斧钺。温庭皓说：“这件事关系重大，不是一时半会儿就能写成的，请允许我回家之后慢慢起草。” 庞勋答应了他。第二天一早，庞勋派人去催促温庭皓，温庭皓来拜见庞勋说：“我昨天之所以没有当即拒绝，只是想要回家见一见妻子儿女罢了。现在我已经和妻子儿女告别，特地前来赴死。” 庞勋盯着温庭皓看了很久，笑着说：“一个书生竟敢如此，难道不怕死吗！庞勋我既然能攻取徐州，还担心没有人来起草奏表吗！” 于是将温庭皓释放了。有一个名叫周重的人，常常以富有才略自居，庞勋将他奉为上宾。周重为庞勋起草了奏表，奏表中声称：“臣所率领的这支军队，驻守的是汉朝开国皇帝刘邦兴起的地方。不久之前，因为节度使苛刻盘剥军府，赏罚不公，导致将士们被迫驱逐主帅。陛下于是削夺了本镇的节度使建制，将全军歼灭流放，士兵们有的被处死，有的被流放，蒙受了无数的冤屈和横祸。现在听说本道又想要将我们斩尽杀绝，将士们都悲愤交加，忍无可忍，推举臣暂时担任兵马留后，弹压十万大军，安抚管辖四州的土地。臣听说，见机行事，抓住有利时机，这是成就帝王大业的资本。臣见到有利时机绝不放过，遇到可乘之机绝不犹豫。恳请陛下施以圣慈，再次赐予我节度使的旌节。否则的话，我将率领大军，挥戈西进，前往京城朝见陛下，也不会太迟！” 庚辰日，庞勋派遣押牙张琯带着奏表前往京城。庞勋任命许佶为都虞候，赵可立为都游弈使，他的党羽们分别被补授为牙职，各自率领军队。庞勋又派遣旧将刘行及率领一千五百人驻守濠州，李圆率领二千人驻守泗州，梁丕率领一千人驻守宿州，其余的要害县城和镇戍，都修缮城防，派兵驻守。徐州人都认为朝廷赐予节度使旌节的诏书，不过十天半个月就会送到，因此远近各地愿意为庞勋效力、献上计策的人，都纷纷前来投奔。甚至连光州、蔡州、淮州、兖州、郓州、沂州、密州等地的盗贼，都日夜兼程地赶来归附，彭城城中人满为患。十天之内，米价涨到了一斗二百钱。庞勋伪造了一份徐彦曾请求朝廷诛杀徐州士兵的奏表，奏表的大致内容是：“徐州一军的士兵骄横跋扈，图谋叛乱，应当全部诛杀剪除；徐州五县的愚顽百姓，也应当全部发配为奴。” 又伪造了一份朝廷的诏书，批准了徐彦曾的请求，在徐州境内四处传布。徐州的百姓都信以为真，纷纷将怨恨归咎于朝廷，说：“如果不是桂州的将士们调转矛头，起兵反抗，我们都会成为任人宰割的鱼肉了！”
刘行及率领军队抵达涡口，沿途前来归附的人越来越多，部众增加了一倍。濠州的刺史和将领们本来就没有防备，突然听说叛军到来，都惶恐不安，不知道该怎么办。泗州刺史杜慆得知庞勋发动叛乱的消息，立即修缮城防，整顿守备，严阵以待，并且向江淮地区的藩镇请求救援。李圆派遣一百名精锐士兵率先进入泗州，想要查封军府仓库。杜慆派人出城迎接慰劳，将他们诱骗入城之后，全部斩杀