唐文宗死于840年，其異母弟李炎靠著仇士良的支持，廢太子而自立，是為唐武宗。武宗在位時任用李德裕為相，實行毀佛政策增加政府收入，又用兵討平了昭義節度使劉稹。唐廷政治因之有所起色，史稱“會昌中興”。對于宦官，武宗雖然扳倒了仇士良，也削弱了宦官的權力，但宦官集團的整體地位未受動搖。武宗死于846年，宦官馬元贄擁立憲宗第十三子李忱繼位，是為唐宣宗。宣宗在位期間，整頓吏治，改善民生，使唐朝內政有所改善，對外又趁吐蕃內亂之機收復河、湟之地，史稱為“大中之治”。不過宣宗一朝對于宦官勢力仍是無可措置。宣宗死于859年，長子李漼即位，是為唐懿宗。唐懿宗是個昏君，宴游無度，將政事全付之宦官，大中時期已有好轉的國家形勢遂迅速轉劣。唐懿宗死于873年，宦官擁立懿宗第五子李儇繼位，是為唐僖宗。唐僖宗即位時年僅十二，政事遂全由宦官田令孜把持。唐廷政治從此越發混亂，社會矛盾激化，到了875年遂有濮州王仙芝起義。王仙之率軍轉戰山東、河南、湖北、安徽，到877年敗死，其余部又投奔黃巢。黃巢的聲勢更勝于王仙之，他率軍轉戰山東、河南、湖北、安徽、浙江、福建、廣東、廣西，又經湖南、江西打回河南，然后攻破潼關入陜。881年，黃巢軍攻克長安，田令孜擁唐僖宗逃往四川。黃巢進據長安后稱帝，建國號為大齊。
唐僖宗在四川想調兵攻打黃巢，但諸鎮都不肯用命，遂只好引用沙陀將領李克用。李克用早年曾擁兵叛亂，為唐廷所敗，逃亡到韃靼人的領地避難。唐廷現在就赦了李克用的罪，讓他回來領沙陀兵攻打黃巢。李克用果然用命，一舉擊敗黃巢，收復了長安。唐廷封李克用為河東節度使，又使他與黃巢降將朱溫一同追擊黃巢。黃巢且戰且走，最后敗死于山東，時在884年。本來唐朝割據的藩鎮皆在北方，淮河以南的地區富庶而服從朝廷，唐廷是以其為生命線的。經過黃巢之亂，南方地區亦成戰場，經濟大受破壞。同時為了征討黃巢，唐廷又在南方樹立了許多軍鎮，現在這些軍鎮也各成割據之勢。唐朝廷遂漸失對南方的控制。唐僖宗死于888年，宦官楊復恭擁立僖宗之弟李曄繼位，是為唐昭宗。唐昭宗也是個有武略的人物，他即位后重建了在黃巢之亂中覆滅的神策軍，然后舉兵討伐割據四川的陳敬瑄。神策軍兵多卻不能戰，陳敬瑄雖被攻滅，四川卻落入王建之手。唐昭宗又大舉討伐河東的李克用，結果大敗而歸。此后唐廷的威望蕩然，對關內的藩鎮亦不能控制了。
早年與李克用一起攻滅黃巢的朱溫，唐朝封他為宣武節度使。朱溫頗有才略，將山東、河南、河中之地先后兼并，還控制了河北三鎮，長成中原最強的割據力量。這時在關中，鳳翔節度使李茂貞勾結了朝中的宦官，最為跋扈。901年，宰相崔胤欲招朱溫入京來誅滅宦官，宦官韓全誨遂劫持昭宗逃奔鳳翔。朱溫率軍入關，圍攻鳳翔一年多。李茂貞眼見糧盡城破，只好殺掉韓全誨，送出唐昭宗，向朱溫求和。朱溫迎昭宗回到長安，誅殺宦官七百余人，完全把持朝政。宦官滅絕，唐朝廷也就再無一點力量，只能為人魚肉了。904年，朱溫逼迫昭宗遷都到洛陽，旋即將其殺死，另立昭宗子李柷為唐哀帝。到907年，朱溫廢哀帝自立，唐朝遂亡。朱溫建國號梁，是為后梁太祖，以下即稱“五代十國”。
