後唐莊宗滅後梁後，定都洛陽。此時河北三鎮已定，後唐國力強盛。岐國李茂貞對後唐稱臣，後唐莊宗封他為秦王。公元924年李茂貞去世，後唐莊宗的長子李繼岌擔任鳳翔節度使，正式吞併了岐國。前蜀王建在建國後注重農桑、興修水利，使得前蜀在經濟與軍事都十分強盛。但918年王建去世後，其子王衍奢侈無度，殘暴昏庸。925年後唐莊宗派郭崇韜、魏王李繼岌率軍攻入成都，王衍投降，前蜀滅亡。
後唐對外強盛，但是內憂積重。後唐莊宗定都洛陽後，招回宦官以任樞要之職，任用李襲吉等保守派，一切與唐朝後期政治相同，朝政日益敗壞。後唐莊宗自認基業已固，不務政事，肆情縱慾，自取藝名“李天下”，寵信伶人敬新磨、伶官景進等人。當時軍隊龐大，國庫吃緊，然而其妻劉皇后干預朝政、貪婪愛財，將稅收一半歸後宮，使得朝廷還要暫扣軍糧以補其他支出，形成極大的隱憂，不久徵蜀唐軍即因故兵變。
郭崇韜雖然完成滅蜀任務，但李繼岌對於不能深入參與軍務而感到不滿。他密報朝廷，意圖陷害郭崇韜。後唐莊宗有意先調查再決定，但劉皇后自行命李繼岌處決之。公元926年郭崇韜被殺，唐軍軍心渙散，兵變四起。劉皇后又不願將自己的財物用於勞軍，使局面更加惡化。
不久，魏博軍在趙在禮率領下於魏州（河北大名）叛亂，唐將李昭榮平定失敗，後唐莊宗只好派李嗣源前往平定。李嗣源於魏州受部眾與叛軍擁護，反而率軍南征後唐莊宗。各地唐軍不願為後唐莊宗作戰，汴州與洛陽陸續被陷，後唐莊宗於內亂中流箭而死。李嗣源攻入洛陽後殺盡叛臣而稱帝，即後唐明宗，後唐莊宗的長子李繼岌自殺於長安。
後唐明宗執政期間革除後唐莊宗時的弊政，朝政逐漸安定。他誅除宦官，任用士人；撤銷不少冗餘機關，建立三司等財政機關；提倡節儉，興修水利，關心百姓疾苦；加強中央軍力，建立侍衛親軍以壓制藩鎮。這是五代少見的穩定時期之一，史家稱後唐明宗是五代時期僅次於後周世宗的明君，他制定的一些制度也被宋朝所繼承。然而到晚年後唐再度走入內亂。
933年後唐明宗重病，其子李從榮奪位被殺，幼子李從厚繼位，即後唐閔帝。此時後唐明宗的兩位大將養子李從珂任鳳翔節度使、女婿石敬瑭任河東節度使，均擁重兵。宰相朱弘昭、馮贇本想以調動節度使的方式來分離軍權，反而激起叛變。公元934年李從珂以清君側為由攻入洛陽，後唐閔帝在逃往魏州途中被石敬瑭俘虜，最後被李從珂所殺。李從珂稱帝，即後唐末帝。內亂期間發生後蜀獨立之事。原來在前蜀滅亡後，後唐莊宗以孟知祥為西川節度使。不久後唐明宗叛變奪位，孟知祥練兵意圖獨立。
932年孟知祥在併吞東川軍後被後唐明宗封為蜀王，並於後唐末帝發動內亂時稱帝建國，史稱後蜀。同年孟知祥去世，其子孟昶繼位。孟昶，嬖倖寵妃，信任庸才，已有速亡之咎，乃反欲勾通北漢，自啟戰釁，雖欲不亡，其可得乎讓後蜀僥存了三十年的和平局面。
後唐末帝與石敬瑭早在後唐明宗時就彼此不合。唐末帝繼位後十分猜忌石敬瑭，而石敬瑭也因畏懼而懷有叛變之心。936年後唐末帝把石敬瑭調任天平軍，並命張敬達、楊光遠率軍催促。石敬瑭聽從桑維翰與劉知遠的建議向契丹借兵叛變，並且對遼太宗耶律德光稱兒，事後割讓燕雲十六州給契丹，每年還要輸帛三十萬匹。
張敬達聞知叛變之事後，率軍圍攻太原，石敬瑭堅守不下。當時盧龍軍的趙德鈞和遼太宗耶律德光有意合作共謀中原，石敬瑭大為驚懼，急令桑維翰見耶律德光。桑維翰跪於契丹帳前，苦苦哀求，才使耶律德光放棄與趙德鈞合作的打算。耶律德光率軍解圍，幫助石敬瑭於太原建國後晉，即後晉高祖。
937年晉軍與契丹軍大舉南下，楊光遠、趙德鈞等諸鎮陸續投降。晉軍獨自攻入洛陽，後唐末帝自焚而死，後唐滅亡。後晉高祖定都汴州，依約將燕雲十六州割讓給契丹，此後契丹國對五代的影響力達到最大。
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