Năm 755, An Lộc Sơn tạo phản ở vùng Phạm Dương, và đến năm 756 thì tự xưng là Yến Đế, xua quân tấn công vào Trường An. Đường Minh Hoàng hoảng hốt dẫn theo Dương quý phi bỏ chạy vào đất Thục. Thái tử Lý Hanh quyết định đến đóng quân ở Linh Vũ, tập hợp lực lượng nhằm mưu việc khôi phục. Sau đó Lý Hanh lên ngôi thiên tử để thống nhất lòng quân, tức là Đường Túc Tông. Nhớ lại người bạn thuở trước, Túc Tông bèn triệu Lý Bí về giúp đỡ mình. Sử sách ghi nhận rằng vua tôi hay bàn việc quân đến thâu đêm suốt sáng, thậm chí khi mệt mỏi thì ngủ cùng một giường như thời Túc Tông còn ở tiềm để vậy. Túc Tông có ý mời Lý Bí giữ chức Trung thư lệnh (中書令) – đảm nhiệm Trung thư tỉnh (中書省) nắm quyền tể tướng – nhưng Lý Bí chối từ, bảo, "Thần chỉ hãnh diện vì được Bệ hạ coi như bằng hữu, cái đó đã chẳng cao hơn nhiều so với chức Tể tướng kia sao?"[5]

Con trai thứ 3 của Túc Tông là Kiến Ninh vương Lý Đàm, có tài năng cầm quân, nhiều lần lập chiến công, Túc Tông có ý dùng làm Thiên hạ binh mã nguyên soái, chỉ huy tối cao các đạo quan trong nước. Lý Bí can rằng

Kiến Ninh vương thật có tài của Nguyên soái. Nhưng Quảng Bình vương (Lý Thục) là con cả, lỡ mai này Kiến Ninh vương công thành danh lớn, thì Quảng Bình vương thành ra là Ngô Thái Bá hay sao?

Túc Tông đáp rằng

Quảng Bình vương là con cả, mai sau kế thừa đại thống là lẽ đương nhiên, còn chức Nguyên soái giao cho ai cũng đâu có ảnh hưởng gì.

Lý Bí đáp

Quảng Bình vương tuy là con cả, nhưng còn chưa được chính vị. Nay loạn lạc thế này lòng người chỉ hướng về Nguyên soái. Nếu Kiến Ninh vương đại thắng nghịch tặc, giữ yên xã tắc mà bệ hạ lại không lập sao lòng người yên được. Nhớ xưa kia Thái Tông hoàng đế, rồi Thái Thượng hoàng cũng là phận con thứ mà được lên ngôi đấy thôi?

Túc Tông nghe theo, bèn dùng Quảng Bình vương Lý Thục làm Nguyên soái. Về phần Kiến Ninh vương khi biết chuyện này chẳng những không oán giận Lý Bí mà còn cảm ơn ông vì lời can đó đã giúp vương tránh khỏi thế khó xử. Lúc này, mỗi lần quân lính thấy Túc Tông và Lý Bí trước cửa quân, thì bảo nhau rằng

Người mặc áo vàng là đức Thánh thượng, còn người áo trắng lại là vị tiên nhân nào đây.

Túc Tông nghe thế có ý không vui, bảo với Lý Bí mặc áo màu tím cho giống quan viên triều đình, Lý Bí miễn cưỡng phải đồng ý. Sau đó, Túc Tông phong cho ông chức Thị mưu quân quốc để phụng sự cho Quảng Bình vương. Từ đó, ông cùng Lý Thục luân phiên túc trực tại sở chỉ huy quân đội, để luôn sẵn sàng điều động binh mã theo báo cáo của các tướng lĩnh; mỗi khi Lý Thục vào gặp Túc Tông thì Lý Bí ở trong quân, và ngựa lại. Túc Tông cũng giao các chìa khóa tẩm cung cho Lý Thục và Lý Bí để mỗi khi các tướng có tin báo khẩn cấp, cần thêm chờ quyết định của Hoàng đế, thì hai người có thể dễ dàng đến cung điện và tấu trình. Mùa thu năm 756, Túc Tông dời đến Bành Nguyên[9].[5]

Cũng vào thời gian này, cả Lý Bí và Lý Đàm đều có hiềm khích với người thiếp yêu của Túc Tông là Thục phi họ Trương. Bởi vì Túc Tông có ý phong Thục phi lên làm hậu, nhưng Lý Bí can rằng nhà vua không nên làm vậy nếu chưa được sự đồng ý của Thái Thượng hoàng (tức Đường Minh Hoàng, vẫn còn sống và đang trú ở Thành Đô). Rồi sau đó nữa, Thượng hoàng từ Thành Đô gửi cho Trương thục phi 7 miếng trang sức để làm quà, thì Lý Bí nói rằng trong thời điểm khó khăn này, những món quý giá ấy tốt hơn là ban thưởng cho tướng sĩ để khích lệ họ. Túc Tông nghe theo - và Lý Đàm cũng rất tán dương hành động này, khiến Trương phi tức giận và muốn trả thù hai người.[5] Đến mùa đông năm 756, tể tướng Phùng Quản đem quân tái chiếm Trường An thất bại, khiến quân sĩ tử thương rất nhiều, Túc Tông có ý trừng phạt nặng, nhưng sau nghe Lý Bí khuyên ngăn nên thôi.[10]

Trong lúc này, Lý Bí đệ trình lên Túc Tông kế hoạch tiêu diệt quân Yến như sau:[10]

• Cử hai đại tướng Lý Quang Bật và Quách Tử Nghi đến Hà Bắc kìm chân các tướng Yến là Sử Tư Minh, Trương Trung Chí khiến hạ không thể đem quân nam hạ hợp quân với An Lộc Sơn đượch.
• Đại quân của Túc Tông khoan vội tấn công Trường An mà hãy án quân gần đó, để thu hút sự chú ý của các tướng Yến là An Thủ Trung và Điền Can Nhân, khiến họ không rảnh tay để đi thôn tính các châu quận phía đông.
• Mặc khác hai cánh quân Lý, Quách sẽ thường đột kích quấy nhiễu khiến quân Yến phải di chuyển liên tục và hao tổn tinh thần.
• Đến mùa xuân năm 757, Lý Đàm sẽ cùng Lý Quang Bật tấn công sào huyệt Phạm Dương rồi thừa thắng tiêu diệt hết quân An tại Lạc Dương.

Vua Túc Tông rất hài lòng với kế hoạch này. Nhưng trong lúc này, Trương thục phi đang liên minh với hoạn quân thân tín của Túc Tông là Lý Phụ Quốc, tạo thành thế lực lớn trong cung, có mưu đồ làm những việc sai trái. Kiến Ninh vương có ý muốn giết hai người này dù cho Lý Bí đã hết lời khuyên ngăn. Năm 757, Trương thị là Lý Phụ Quốc ra đòn phủ đầu trước, vu cáo Kiến Ninh vương có ý giết trưởng huynh Quảng Bình vương để chiếm ngôi Thái tử, Túc Tông tin lời và buộc Kiến Ninh vương phải tự sát. Điều này khiến cả Quảng Bình vương và Lý Bí đều lo sợ sẽ trở thành mục tiêu tiếp theo cả hai người, và Lý Thục đã tính tới việc mướn sát thủ giết Trương thục phi, nhưng Lý Bí ngăn cản lại nên mới không có việc khinh sợ xảy ra. Đường Túc Tông có ý hỏi Lý Bí nên ban thưởng cho các tướng sĩ lập công phá Yến như thế nào, Lý Bí cho rằng sau khi khôi phục đất nước rồi, có thể cắt đất phong vương cho họ đời đời con cháu nối nhau, nhưng dường như Túc Tông và các vị hoàng đế sau này không đồng ý với cách làm như vậy.[10]

Cuối mùa xuân năm 757, quân Đường tấn công Phượng Tường [11]. Viện quân từ hai xứ An Tây [12], và các nước Tây Vực đều hội quân ở Phường Tường. Lúc này Lý Bí bàn nên theo kế hoạch khi trước, chiếm Phạm Dương để cắt đường về của quân Yến trước, thu phục lưỡng kinh sau. Tuy nhiên Túc Tông không đồng ý, vì ông muốn nhanh chóng chiếm lại Trường An càng sớm càng tốt để còn rước Thái Thượng hoàng về kinh. Lý Bí chỉ ra rằng nếu làm như vậy không tận diệt được gốc rễ phản quân, mà quân hai xứ An Tây, Tây Vực chiếm hai kinh rồi sẽ mệt mỏi, không còn muốn chiến đấu nữa, là cơ hội để quân Yến khôi phục lực lượng gây mầm họa sau này.[10] Tuy nhiên Túc Tông không đổi ý và hậu quả là Loạn An Sử còn kéo dài dai dẳng đến tận năm 763 mới chấm dứt.[13])

Mùa hạ năm 757, với sự trợ giúp của Hồi Hột, quân Đường dưới quyền của Lý Thục thu hồi Tây Kinh Trường An. Túc Tông gửi thư cho Lý Bí mời ông vào kinh. Khi Lý Bí đến nơi, Túc Tông bàn rằng ông có ý muốn mời Thượng hoàng trở lại ngôi vua, còn bản thân về Đông cung cho trọn đạo thần tử. Lý Bí chỉ ra rằng

Thượng hoàng không chịu về đâu. Bởi vì Bệ hạ nối ngôi 2 năm nay đã đổi niên hiệu rồi, mà Thượng hoàng tuổi cao mệt mỏi, nay dâng tấu như vậy Ngài sẽ có ý nghi ngờ, thì sao mà chịu về nữa.

Quả nhiên Thượng hoàng phúc đáp rằng muốn ở lại Kiếm Nam[14], không có ý về đông nữa. Chỉ khi Túc Tông theo lời Lý Bí, làm một tờ biểu khác, không nhắc gì tới việc trả ngôi, Thượng hoàng mới đồng ý về Trường An.[15]