加以杀害，另立年仅13岁的李柷为帝，是为哀帝，以作为傀儡，并想消灭幽州节度使刘仁恭，以震慑其他割据势力。天佑三年，朱全忠未能攻下沧州，刘仁恭又求救于晋王李克用，李克用遂攻占朱全忠的潞州，朱全忠被迫从沧州退兵。此次兵败，使朱全忠害怕自己手下之人从此内外离心，于是更加加快了篡夺皇位的步伐。
唐天佑四年四月十八日（907年6月1日），朱全忠终于登上皇帝宝座，国号大梁，建元开平，史称后梁，是为后梁太祖。改汴州为开封府，称东都作为都城，以唐东都洛阳府为西都，作为陪都。唐哀帝李柷被降封为济阴王，软禁于曹州，次年二月被害死。
朱温篡唐前夕，大唐帝国实际上早已是藩镇分裂割据之势，但至少还维持了名义上的统一，而后梁建立后，各地藩镇干脆公然分庭抗礼。
晋王李克用、岐王李茂贞、弘农郡王（吴王）杨渥、蜀王王建等，拒不承认梁朝，仍用唐年号；次年，王建也称帝，建立前蜀政权。其他割据势力则大都表示归顺梁朝，后梁即晋封湖南马殷为楚王、两浙钱镠为吴越王、广东刘隐为大彭王、福建王审知为闽王。幽州刘守光不久也称帝，建立燕国。连同后梁，同时并存的共有十个割据政权。
后梁直接统治区是五个中原王朝中最小的一个，辖地只有今河南、山东两省，以及陕西、湖北大部，河北、宁夏、山西、江苏、安徽等省的一部分。后梁虽是五代中历时最长的政权，前后共17年，但自建立之年起，与晋王李克用、李存勗的战争从未停止过，甚至一年数战，直至亡国。
后梁建立后，立即发兵8万，企图收复被晋王李克用占领的潞州，但围攻半年仍未攻下
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