Trong lúc này Ngụy Bác có biến động. Binh mã sử Điền Tự là con trai của Điền Thừa Tự, nhận chức Binh mã sử, do có lỗi bị Điền Duyệt bắt giam, sinh ra oán vọng, nhân lúc say đem việc này nói với người cháu. Người cháu can ngăn, Tự giận, giết cháu đi. Khi tỉnh rượu, Tự hối hận, bảo rằng:Bộc xạ tất giết ta mất. Bèn quyết định làm phản, sai quân vào tẩm điện của Điền Duyệt, giết Duyệt cùng thân mẫu, thê thiếp khoảng 10 người, giết cả Phán quan Hứa Sĩ Tắc, Đo ngu hậu Tưởng Tế..., tuyên bố Điền Duyệt bị ám sát. Điền Tự xưng là tiết độ sứ ở Ngụy Bác. Lý Bão Chân và Vương Vũ Tuấn đem quân cứu Bối châu, nghe tin Điền Duyệt chết nên dẫn quân về[30]. Chu Thao được tin, vui mừng, sai người thuyết phục Điền Tự liên minh với mình. Nhưng Lý Bão Chân, Vương Vũ Tuấn cũng đến chỗ Điền Duyệt, hứa đem quân cứu việc, các trấn duy trì minh ước như khi Điền Duyệt còn sống. Tự chấp thuận[30].

Chu Thao nghe Điền Tự phản kháng nên dẫn binh công đánh Bối châu[31] hơn trăm ngày, Mã Thực đánh Ngụy châu tứ tuần, chưa hạ được. Lý Bão Chân thuyết phục Vương Vũ Tuấn dẫn binh cứu Ngụy. Mã Thực nghe tin, liền giải vây Ngụy châu, hợp quân với Chu Thao[30]. Khi Chu Thao chuẩn bị giao chiến với quân Thành Đức, Mã Thực thuyết phục ông rằng quân sĩ của mình cần được nghỉ ngơi, nhưng Chu Thao nghe lời Thường thị Dương Bố, Tướng quân Thái Hùng và tướng Hồi Hột Đạt Can, quyết định tấn công ngay. Ngày 29 tháng 5 năm 784, Vương Vũ Tuấn sai Binh mã sử Triệu Lâm dẫn 500 quân phục ở Tang Lâm, bản thân mình dẫn theo kị binh đích thân giao chiến với Hồi Hột, quân Hồi Hột thua chạy. Vũ Tuấn đem quân đuổi tiếp, Chu Thao cũng bỏ chạy, trên đường đi quân sĩ bỏ trốn dần. Khoảng 1 vạn quân Lư Long bị giết, 1 vạn quân bỏ trốn, Thao dẫn mấy nghìn quân còn lại vào doanh tự thủ, liên quân tiếp tục tấn công. Thao cho đốt doanh trại, dẫn binh chạy về Đức châu. Ông cho giết Dương Bố, Thái Hùng rồi rút về U châu[32]. Ông lo sợ Lưu Phanh ở nhà nhân lúc ông thua trận mà chống lại, nhưng Lưu Phanh vẫn trung thành với ông, dẫn binh lính đón ông trở về, đón vào phủ[32]. Trong lúc này Chu Thử đã bị quân Đường đánh bại và giết chết.

Đường Đức Tông dùng Vương Vũ Tuấn làm Tiết độ sứ Lư Long và sai tấn công Chu Thao. Trước tình thế bị vây, ông dâng biểu xin tội, đầu hàng triều đình. Đức Tông chấp nhận cho ông đầu hàng, vẫn cho giữ nguyên chức[2][32]. Sau loạn tứ trấn, đất đai Lư Long còn lại 8 châu: U, Trác, Doanh, Bình, Kế, Quy, Đàn, Mạc.

Năm 785, Chu Thao lâm bệnh qua đời, thọ 40 tuổi, tướng sĩ ủng hộ em họ ông, thứ sử Trác châu cũ là Lưu Phanh làm Tri quân sự[2][33]. Triều đình phong Lưu Phanh làm U châu, Lư Long tiết độ sứ, truy tặng ông chức Tư đồ, tước Thông Nghĩa vương. Cháu nội Chu Thao là Chu Khắc Dung về sau được phong làm Tiết độ sứ Lư Long năm 821.