八月二十七日，裴度到达郾城，立即巡抚诸军，宣达圣旨，士气倍增。当时诸道兵都有宦官监阵，致使“进退不由主将，战胜则先使献捷，偶创则凌挫百端”。裴度又罢中使监军，归兵权于将帅，颇得军心。由于裴度军法严肃，号令划一，因此捷报连传。裴度派使者入蔡州劝降，吴元济被身边亲随控制，欲降不得。十月初八，唐邓随节度使李愬遣使前往郾城，秘密进献了自己打算趁虚袭取叛军后方的想法，裴度深表赞同。十七日，唐邓随节度使李愬冒着雪夜袭破蔡州州治悬瓠城，擒获吴元济。裴度先派宣慰副使马总入城安抚。次日，裴度执持彰义军使符节，带领洄曲投降的士卒一万人，相继进往，李愬身着戎装以军礼迎接裴度，在路旁拜见。裴度处置政务后，蔡州人极其高兴。最初，裴度任用蔡州士卒任署府卫兵，有人认为反叛地区刚刚归顺的人，他们尚未安心，不可自己撤去防备。裴度笑着回答说：“我受朝廷任命做彰义军节度使，叛逆元凶已经被擒，蔡州黎民就是本朝的黎民了。”蔡州父老听说后，无不感激涕零。申、光二州的百姓，立即平稳安定下来。十一月，宪宗受降，斩杀吴元济。至此，淮西战事终告结束。二十八日，裴度由蔡州入朝，留马总任彰义军留后。淮西之乱平定后，成德节度使王承宗震恐不已，裴度接受韩愈的建议，派出善辩的柏耆携信至镇州晓喻王承宗。王承宗摄于兵威，只得上表献上德、棣二州，顺服于朝廷。

元和十三年（818年），因平卢节度使李师道一再违背朝旨，宪宗调集宣武、义成、武宁、横海四镇的军队与田弘正会师讨伐平卢镇。田弘正奏请取道黎阳渡过黄河，会同李光颜等一起进军。宪宗在延英殿召集宰辅大臣商议，其他人都说：“统兵在外的事，由大将裁决，既然已有奏陈，自当听从他的奏请。”惟独裴度认为不可取黎阳渡河，进言说：“魏博军与其他各道的军队不同。此次用兵，过河之后，不可退却，必须进击，才能成功。若取道黎阳渡河，则刚一离开本镇地界，便到了滑州，空有供给粮饷之劳，又因担心战火波及本境而生顾盼不前之势。况且，田弘正、李光颜二人均缺少当机立断的威势，交相疑惑不定，势必延误军机。然而用兵之事不容中途节制，一开始决策，应有不可行的顾虑。如果想倚重河南，倒不如扬威河北。否则，就暂且秣兵厉马，等待霜降水落，从杨刘渡过黄河，直抵郓州。只要到达阳谷安营扎寨，那时朝廷军队的威势自必旺盛，贼军自必衰弱。”宪宗说：“裴卿所言极是。”于是诏令田弘正取道杨刘渡河。当田弘正渡过黄河向南进军，距离郓州四十里处构筑营垒时，贼军威势果然顿减。不久后，官军就平定了李师道。

宪宗平定淮西后，逐渐自满、奢侈起来。裴度为人执著，不改禀性，忠心侍奉宪宗，当时的朝政凡有失误他无不极力进言，因此遭皇甫镈等人挑拔离间，使宪宗对裴度心生不悦。元和十四年（819年）四月，裴度带检校尚书左仆射同中书门下平章事官衔，被外放为太原尹、北都留守、河东节度使。元和十五年（820年）正月，宪宗为宦官陈弘志等谋害。由其子李恒即位，即唐穆宗。九月，裴度在镇被加授为守司空、门下侍郎、同平章事。