十二月庚辰朔日，张承范等人率军抵达潼关。他们在潼关附近的草丛中搜寻，抓到一百多名村民，强迫他们搬运石头、挑水，做守城的准备。当时张承范的军队和齐克让的军队都已经断粮，士兵们毫无斗志。当天，黄巢的前锋部队抵达潼关城下，遍野都是白旗，一眼望不到尽头。齐克让率军出战，贼军稍稍后退。不久后黄巢率领大军赶到，全军将士大声呼喊，声音震动黄河、华山。齐克让拼死力战，从午时一直打到酉时，才收兵回营。士兵们饥饿到了极点，于是大声喧哗，放火烧毁营寨，溃散而逃，齐克让只好率领残部逃入潼关。潼关左侧有一条山谷，平日里禁止百姓往来，朝廷在谷口设立关卡，征收商税，人们称之为 “禁坑”。贼军来得十分仓促，官军竟然忘记派兵守卫这条山谷，溃散的士兵纷纷从禁坑涌入关中。谷中长满了茂密的灌木和粗壮的藤萝，如同编织的屏障一般，一夜之间就被溃兵践踏成了平坦的道路。张承范将军中所有的物资钱财都分发给士兵，然后派遣使者向朝廷上表告急，表文说：“臣离开京城已经六天，援兵没有增加一人，粮草物资更是毫无音讯。臣抵达潼关的当天，贼军的主力就已经赶到。臣率领两千余名士兵，抵御黄巢的六十万大军。关外的齐克让军因饥寒溃散，践踏开禁坑，贼军得以长驱直入。臣失守潼关，罪该万死，甘愿接受烹煮的酷刑。朝廷的谋臣们，面对这样的局面，又有何颜面面对天下百姓！臣听说陛下已经在商议西巡蜀地之事，倘若陛下的车驾一动，那么朝野上下将会土崩瓦解。臣冒昧地以残存的性命，冒死进言，恳请陛下与亲近的大臣以及宰相们仔细商议，不可轻易移动车驾，火速征调军队，救援潼关。如此一来，高祖、太宗皇帝创下的基业，或许还能得以保全，让黄巢步安禄山的后尘，身败名裂；臣也能胜过哥舒翰，为国捐躯，死而无憾！”
辛巳日，贼军猛攻潼关，张承范率领士兵拼死抵抗，从寅时一直打到申时。潼关城上的箭支已经用尽，士兵们只好用石头砸击贼军。潼关城外原本有一道天然的壕沟，贼军驱赶一千多名百姓，跳入壕沟中，挖掘泥土，填平壕沟。片刻之间，壕沟就被填平，贼军率军渡过壕沟，向潼关发起猛攻。夜晚，贼军放火焚烧潼关城楼，城楼全部被烧毁。张承范分出八百名士兵，命令王师会率领，前往守卫禁坑。等王师会率军赶到时，贼军已经通过禁坑，攻入关中。壬午日清晨，贼军从潼关正面和禁坑侧面，夹击潼关，潼关守军全军溃散。王师会拔剑自刎，张承范换上百姓的衣服，率领残余部众，逃离潼关。行至野狐泉时，张承范遇到奉天派来的两千名援兵，他叹息着说：“你们来得太晚了！” 博野、凤翔的军队撤退到渭桥时，看到朝廷新招募的士兵穿着温暖厚实的衣服，愤怒地说：“这些人有什么功劳，能穿上这样的好衣服，我们反倒要忍饥受冻！” 于是博野、凤翔的士兵哗变，劫掠了新军的衣物，并且为贼军充当向导，引领贼军直奔长安。贼军攻打潼关时，朝廷任命前京兆尹萧廪为东道转运粮料使，负责押运粮草。萧廪却声称患病，请求辞官，朝廷将他贬为贺州司户。黄巢率军攻入华州，留下部将乔钤镇守华州。河中留后王重荣向贼军请求投降。癸未日，朝廷颁布制书，任命黄巢为天平节度使。
甲申日，朝廷任命翰林学士承旨、尚书左丞王徽为户部侍郎，翰林学士、户部侍郎裴澈为工部侍郎，二人一同担任同平章事。将卢携降为太子宾客、分司东都。田令孜得知黄巢已经攻入关中，担心僖宗会怪罪自己，于是将罪责全部推到卢携身上，将他贬官，并且举荐王徽、裴澈担任宰相。当天晚上，卢携服毒自尽。裴澈是裴休的侄子。文武百官退朝后，听说乱兵已经攻入京城，纷纷四散奔逃，躲藏起来。田令孜率领五百名神策军士兵，侍奉僖宗，从金光门逃出京城，只有福王、穆王、泽王、寿王四位亲王以及几名妃嫔跟随在僖宗身边，文武百官都不知道僖宗的去向。僖宗等人昼夜不停地奔驰，跟随的官员大多都跟不上。僖宗的车驾离开长安后，城中的士兵以及街市的百姓，争相闯入府库，盗取金银布帛。
下午时分，黄巢的前锋将领柴存率军进入长安，金吾大将军张直方率领数十名文武官员，前往霸上迎接黄巢。黄巢乘坐装饰华丽的轿子，他的部下都披散着头发，用红色的丝绢束住，身穿锦绣衣裳，手持兵器，跟在黄巢身后。铠甲鲜明的骑兵，如同流水一般，行进在道路上；粮草物资和兵器装备，堆满了道路，千里之间，络绎不绝。长安的百姓夹道围观，尚让挨个晓谕百姓说：“黄王起兵，本意是为了百姓，不像李氏皇帝那样，不爱惜你们。你们只管安心居住，不要恐惧。” 黄巢将田令孜的府邸作为自己的住处。他的部下都是盗贼出身，从未享受过如