Phạm Dương – căn cứ của chính quyền Đại Yên - rơi vào tình trạng tàn sát nội bộ. Sử Triều Nghĩa không ngừng tàn sát người cùng cánh với Sử Triều Thanh, mấy ngàn người bị giết, không yên ổn trong một thời gian[1].

Sử Triều Nghĩa vốn được coi là người tử tế và khiêm nhường, sẵn sàng lắng nghe các quân sư của ông. Tuy nhiên, ông phải đối mặt với tình hình lúc này, khu vực Lạc Dương, nằm thẳng dưới quyền kiểm soát của ông, đã bị chiến tranh tàn phá, và các tướng Đại Yên khác phần lớn là những người đi theo An Lộc Sơn trước đây và tự coi mình ngang hàng với Sử Tư Minh, và do vậy họ chỉ phục tùng trên danh nghĩa với Sử Triều Nghĩa. Mặc dù chính quyền Yên quản lý khắp Hà Bắc và Hà Nam – cơ nghiệp do Sử Tư Minh để lại – nhưng thực lực ngày càng suy mòn[6].

Ông bắt đầu chịu một số thất bại trước các tướng của Đường, và đã thất bại trong việc tiến đánh Lộ Châu (潞州, tương ứng Trường Trị, Sơn Tây ngày nay) và Tống Châu (宋州, tương ứng Thương Khâu, Hà Nam ngày nay). Sau khi củng cố lại lực lượng, nhà Đường quyết định ra quân chủ lực đánh Yên. Ung vương Lý Thích cùng các tướng Bộc Cố Hoài Ân, Quách Anh Nhân ra trận, có sự trợ giúp của Đăng Lý khả hãn của Hồi Cốt trợ chiến.

Tháng 10, năm 762, liên quân Đường - Hồi Cốt tổ chức tổng tấn công Sử Triều Nghĩa ở Lạc Dương. Triều Nghĩa không chống cự nổi, nhanh chóng bại trận, bỏ chạy lên Hà Bắc.

Sang tháng 1 năm 763, các Tiết độ sứ nước Yên như Trương Hiến Thành (張獻誠), Tiết Tung (薛嵩), Trương Trung Chí (tức Lý Bảo Thần 李寶臣), Điền Thừa Tự (田承嗣), Lý Hoài Tiên (李懷仙), và Lý Bão Trung (李抱忠), thấy Triều Nghĩa thất thế nên từ chối yêu cầu trợ giúp của ông và lần lượt phản Yên, trở lại hàng nhà Đường. Sử Triều Nghĩa bị quân Đường truy kích, bỏ chạy hết nơi này tới nơi khác nhưng đều bị các thủ hạ phản lại không dung nạp.

Sử Triều Nghĩa không còn đường dung thân, định chạy lên phía bắc chỗ người Hề hay Khiết Đan. Trong khi chạy, Triều Nghĩa bị thủ hạ cũ là Lý Hoài Tiên mới đầu hàng nhà Đường mang quân truy kích và ngăn chặn[7].

Triều Nghĩa trốn vào khu rừng rậm ở sách Ôn Tuyền cạnh thành Thạch Đầu[8], vẫn bị Hoài Tiên truy riết. Triều Nghĩa biết không còn đường thoát, bèn treo cổ tự vẫn trong rừng. Ông ở ngôi vua Đại Yên được 3 năm, không rõ năm đó ông bao nhiêu tuổi.

Lý Hoài Tiên tìm được xác Sử Triều Nghĩa, chặt đầu mang về kinh đô Trường An dâng Đường Đại Tông[9]. Cái chết của Sử Triều Nghĩa đồng thời đánh dấu thời điểm triều Đại Yên diệt vong sau 8 năm tồn tại (756-763).