朱温篡唐后，很多藩镇均不承认后梁，仍用唐年号。次年（908年）蜀王王建也称帝，建立了前蜀。当时有些割据势力表示归顺后梁，朱温遂晋封湖南马殷为楚王，两浙钱镠为吴越王，广东刘隐为静海军节度使，福建王审知为闽王。同年，朱温杀唐哀帝。
开平三年（909年），幽州刘守光自称幽州节度使，建立刘燕。而位于江浙一带的淮南节度使杨行密则早在天复二年（902年）就已受封为吴王，建立吴。连同后梁，十一个割据势力并存。
由于过去朱温与李克用在公私事上均有有恩怨，所以自建国起，后梁与晋王李克用、李存勗持续战斗，直至亡国。后梁建立后发兵8万，打算收复被李克用占据的潞州，但围攻半年不下。次年初李克用死，李存勗继为晋王，亲率晋军为潞州解围，大获全胜。
朱温疑功臣，迫使镇州（今河北正定）王镕和定州（今属河北）王处直，于开平四年（910年）起兵反梁，并向晋王求援。乾化元年（911年）初，李存勗率晋军击梁军于柏乡（今属河北），经过一日激战后，梁军大败。晋军追击150余里，直至邢州（今河北邢台），又连克澶州（今河南濮阳）、新乡（今属河南）等地。梁太祖亦亲自率军前往洛阳设防。柏乡之战梁军主力受损，后梁处于劣势。
次年，朱温趁晋攻燕，晋、赵、定州，带病亲率军北上，号称50万大军。昼夜兼行，至下博（今河北深州），率军5万转攻蓨县（今景县）。其时晋军主力北攻幽州，南方空虚，仅有符存审的少量兵力镇守赵州（今河北赵县），但他用计以小部队骚扰梁军，又派数百骑兵伪装梁军，趁夜袭了梁太祖营寨，外加被晋军释放的梁军士兵，归来后传言晋王李存勗亲率大军来攻，朱温惊惶失措，遂烧营夜遁。
乾化二年（912年）五月，朱温退至洛阳，病入膏肓，同年六月，为次子朱友珪所杀。次年，朱友珪又为禁军所杀，梁太祖四子东都留守朱友贞遂在东都开封继位，是为梁末帝。后梁内乱相继，只有大将杨师厚率军与晋、赵周旋于河北。
贞明元年（915年）春，杨师厚死，后梁朝廷密谋把杨师厚的领地一分为二，魏州（今河北大名县东北）军士叛降于晋，晋王李存勗乃亲征出兵太行黄泽岭（今山西左权东南），又袭德州（今属山东）、澶州，梁军连战皆败。次年春，梁末帝命王檀率军3万北上，直奔太原，企图袭取晋军基地，但为守城军击败。
贞明四年（918年）八月，晋王李存勗举兵魏州南下，想要灭后梁，与梁军相持于濮州一带。十二月下旬，晋军至胡柳陂（今濮阳西南），贺瓌率梁军跟踪而至，两军激战，梁军骑军王彦章败，西逃时冲散了晋军的西线部队，晋名将周德威战死。另一名将李存审与李嗣昭、王建及率领骑兵反攻冲击梁军步兵，后梁惨败，伤亡近3万。但晋军也因此战元气大伤，梁晋战争沉寂了一段时期。
龙德元年（921年）春，晋王李存勗正拟称帝之际，镇州王镕为部下张文礼所杀。张文礼勾结后梁与契丹。晋军进围镇州时，梁军袭击晋军，却反为晋军所败，死伤2万多人。
龙德三年（923年），晋王李存勗称帝，国号大唐，史称后唐。闰四月末，后唐乘后梁西攻泽州（今山西晋城），派将李嗣源率骑5000袭郓州（今山东东平），次日清晨占之。
后梁启用王彦章为帅，段凝为副帅，调集精兵10万北讨后唐。李存勗亲自率军与梁军苦战于杨刘（今东阿）。后王彦章兵败中都县（今山东汶上）被俘斩。923年11月19日后唐军达开封城下，开封随即降唐，后梁亡。梁末帝自杀。
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