Năm 763, 20 vạn quân Thổ Phiên tấn công vào kinh thành Trường An[26]. Đường Đại Tông chạy về phía đông đến Thiểm Châu, lại trọng dụng Quách Tử Nghi, phong ông làm Phó nguyên soái Quan Nội, chỉ huy hơn 4000 quân tản mát các nơi mới tập hợp về.

Tử Nghi dùng kế nghi binh, phô trương thanh thế, khiến quân Thổ Phiên cuối cùng phải rút lui. Quách Tử Nghi thu phục kinh thành Trường An lần thứ 2. Từ đó ông mới được sự tín nhiệm của Đường Đại Tông. Đại Tông xấu hổ thổ lộ sai lầm đã không sớm trọng dụng ông[26].

Năm 764, bộ tướng cũ của Tử Nghi là Bộc Cố Hoài Ân dẫn quân lên phía bắc chiếm cứ Hà Đông chống lại triều đình. Tháng 7 năm đó Quách Tử Nghi được phong làm Tiết độ sứ Sóc Phương đi đánh Hoài Ân. Các thủ hạ của Hoài Ân đều là quân cũ dưới quyền Tử Nghi, nghe tin ông đến bèn bỏ Hoài Ân theo hàng ông.

Hoài Ân cô thế, dẫn 300 quân chạy đến Linh Vũ, lôi kéo các bộ lạc Hồi Hột, Thổ Phiên chống nhà Đường. Tổng số quân hai bộ lạc có 10 vạn người, vòng qua Mân Châu[27] tiến sát đến Phụng Thiên[28]. Trước thế mạnh của quân địch, vua Đại Tông lại sai Tử Nghi đi đánh. Quân Hồi Hột và Thổ Phiên nghe uy danh Tử Nghi đều sợ, tự rút lui về[29].

Tháng 9 năm 765, Bộc Cố Hoài Ân lại dẫn quân các bộ tộc Hồi Hột, Thổ Phiên, Đảng Hạng, nói dối họ là Quách Tử Nghi đã qua đời nên cùng nhau vào đánh nhà Đường. Các bộ tộc theo Hoài Ân tập hợp được 30 vạn quân tấn công. Kinh thành Trường An lại bị uy hiếp. Quách Tử Nghi đề nghị Đường Đại Tông điều quân các trấn về giữ, tự mình mang quân ra Kim Dương bảo vệ kinh thành.

Vừa đến Kim Dương, Tử Nghi bị 10 vạn quân Thổ Phiên và Hồi Hột đến bao vây. Ông vẫn bình tĩnh điều quân phòng thủ không vội giao tranh, chỉ sai người đi thăm dò tình hình địch. Không lâu sau Tử Nghi phát hiện ra giữa hai bộ tộc Hồi Hột và Thổ Phiên có rạn nứt, vì Bộc Cố Hoài Ân đột nhiên qua đời nên Thổ Phiên muốn đặt quân Hồi Hột dưới quyền thống lĩnh của mình. Chỉ huy quân Hồi Hột là Dược Cát La em Khả Hãn Hoài Nhân, sợ bị quân Thổ Phiên thôn tính nên dẫn quân từ phía bắc đến phía tây thành. Tử Nghi nhân đó sai Lý Quang Toán sang bên quân Hồi Hột thuyết phục, nhắc lại việc hợp tác đánh An Khánh Tự và đề nghị cùng đánh Thổ Phiên.

Dược Cát La ngạc nhiên vì Tử Nghi còn sống, đề nghị được gặp ông. Quang Toán về báo lại, Tử Nghi bèn thân hành đi gặp Cát La, dù nhiều người, trong đó có con trai ông là Quách Hy can ngăn là mạo hiểm. Trước sự ngăn cản gay gắt của Quách Hy, Tử Nghi sai người trói Hy lại rồi chỉ mang theo vài tùy tùng sang trại Dược Cát La. Khi ông đến gần doanh trại quân Hồi Hột, Dược Cát La vẫn nghi hoặc, sợ ông có viện binh nên sai quân giương cung cầm giáo. Tử Nghi bèn tự mình bỏ áo giáp, cởi mũ sắt và buông giáo xuống ngựa đi vào. Dược Cát La nhận ra đúng là Tử Nghi, cùng các tù trưởng ra đón, tỏ thái độ rất kính phục[30].

Nghe theo lời dụ của Tử Nghi, Hồi Hột đồng tình trở giáo đánh lại Thổ Phiên. Thổ Phiên nghe tin Hồi Hột ngả theo nhà Đường, bèn nhân lúc đêm tối dẫn quân chạy về phía tây. Quách Tử Nghi bèn sai Bạch Vân Quang mang quân cùng Dược Cát La truy kích. Tự ông lĩnh đại quân tiến sau. Liên quân Đường - Hồi Hột đuổi quân Thổ Phiên đến Xích Sơn Tây Nguyên, Linh Đài[31], đánh bại quân địch, chém 5 vạn quân, bắt hơn 1 vạn tù binh và hàng vạn súc vật, cứu hơn 4000 thợ thủ công và phụ nữ bị quân Thổ Phiên bắt đi[32].

Các cánh quân bộ tộc khác nghe tin Thổ Phiên bị đánh bại bèn rút lui.

Sang năm 767, Thổ Phiên vẫn quấy nhiễu biên giới nhà Đường. Quách Tử Nghi giữ chức Phó nguyên soái, đóng quân ở Hà Trung[33] và Mân Châu, lãnh trách nhiệm phòng thủ khiến quân địch không vào được.