占据凉州之后，“好邻居”甘州回鹘不甘心了凉州换新主人。于十月纠集一万骑兵进攻凉州，朱温还是采取诱敌深入的策略，先是让吐蕃骑兵前驱骚扰，待吐蕃骑兵被击溃后撤的时候，朱温于半道伏击，之前建功的车弩，以及其他弓弩部队万矢齐发，很快就射倒了三千回鹘兵，趁其混乱之机，朱友宁带着厅子都，和张归霸率领的温末骑兵在后面围堵，朱温则亲帅步卒枪槊兵正面进攻，此役战死五千，俘虏三千。
光化四年春，朱温将渭州的家眷陆续迁移至凉州安置。春耕之后，他决定乘胜西进，彻底解决甘州回鹘这个肘腋之患，并将势力扩展到整个河西走廊。
他亲率两万从中原带来的核心精锐作为中坚，征调已归附的吐蕃各部提供的一万壮勇作为辅助与向导，再加上新近打服、渴望在新主手下获取战功与地位的“温末”军事集团约一万人，组成四万大军，浩浩荡荡沿祁连山北麓，向甘州进发。
此时的甘州回鹘，在上次惨败中元气大伤，士气低落。面对朱温挟大胜之威、并纠集了河西本地力量的联合进攻，抵抗显得苍白无力。朱温大军一路西进，势如破竹。回鹘人节节败退，在经历了几次不成规模的阻击并再次遭受重创后，其内部发生了分裂。
一部分部落，尤其是那些靠近朱温控制区、与汉人及吐蕃交往较深、已然半定居化的部众，眼见抵抗无望，选择了向朱温投降，以求保全部落和草场。而另一部分更为传统、游牧习性更深的部众，则不愿臣服，在首领的带领下，放弃了甘州故地，向西迁徙，他们越过瓜州、沙州等地，投奔远在西州的同族——西州回鹘去了。
朱温几乎兵不血刃地占领了甘州，并顺势拿下了西面的肃州，兵锋直指瓜沙。朱温的下一个目标，自然是名义上仍奉大唐正朔，但实际困守瓜、沙二州百余年的归义军政权。
此时的归义军，早已不复张议潮时代的荣光，疆域萎缩，强敌环伺，在吐蕃、回鹘的夹缝中艰难求生。当得知中原王朝的势力（尽管是朱温这个军阀代表）竟然再次抵达陇右，并且以雷霆之势扫平了长期压迫他们的甘州回鹘时，归义军上下可谓是百感交集。
现任归义军节度使张承奉深知，凭借自身微弱的力量，根本无法与连甘州回鹘都能击溃的朱温大军抗衡。更重要的是，“重归汉家”的情感纽带与对强大中原庇护的渴望，占据了上风。在朱温大军尚未抵达沙州之前，张承奉便派出了使者，携带瓜、沙二州的图籍户口，前往肃州朱温大营，表示愿意率众归附，重归王化。
朱温对于归义军的识时务非常满意。他接受了归义军的投降，依旧保留其节度使称号（需由他表奏），允其世镇瓜沙，但要求其听从凉王号令，提供兵马粮草协助戍守。这意味着，自安史之乱后与中原隔绝近百年的河西走廊西端，在形式上，终于再次与中原政权联系起来。汉家的旗帜，再次飘扬在整个河西走廊的上空。
掌控了河西走廊大部后，朱温开始了紧锣密鼓的经营。他深知，要想长期统治这片土地，必须要有坚固的城防和稳定的后方。他下令，将俘虏的大量甘州回鹘战俘及部分归附部落的民夫，驱赶至凉州和甘州这两大核心城市，大规模加固城防，修缮被战火损坏的部分，深挖壕沟，增强其防御能力。他以凉州为凉王王庭所在，建立起了一套相对简单的行政体系，管理着陇山以西这新得的十数州之地。
光化四年冬十月，一封来自洛阳、盖有吴王钱镠大印的紧急书信，被快马送至凉州朱温的案头。
信中内容言简意赅：吴王钱镠，已定于明年，即光化五年春正月，于升州正式祭天称帝，建立新朝。为贺新帝登基，驻守洛阳的大将李神福，将率部前往关中，“以为朝贺之仪”。
朱温拿着这封信，在寒冷的王庭中沉默了许久。他早知道会有这一天，只是当它真正来临时，心中依旧五味杂陈。他，朱温，曾经登顶御极，如今，却只能在这西陲之地，做一个由别人承认的“凉王”。
但他很快压下了这丝不甘。现实是，他需要钱镠承诺的和平与贸易，需要时间经营河西。他提笔写下命令，传给率领万余老弱看守关中的霍存及其子霍彦威：“开关迎师，不得有误，一切供给，务必周全。” 很明显他彻底放弃了关中，也默认了钱镠对天下共主地位的继承。
几乎在同一时间，长期盘踞夏绥银宥等州的贯会随风倒的定难军节度使李思谏，也派出了使者，携带隆重的降表以及大量的金银、名马作为贡品，前往升州向钱镠表示臣服，在名义上纳入了新朝的版图。