马燧升任检校司徒，赐爵北平郡王，德宗回到京师，加封马燧为奉诚军及晋绛慈隰节度并管内诸军行营副元帅，命他和侍中浑瑊、镇国军节度使骆元光一起去讨伐河中。李怀光叛据河中，马燧派人招降他，李怀光妹夫要廷珍据守晋州，衙将毛朝鰎据守隰州，郑抗据守慈州，都相继投降了马燧。王武俊从魏县回到封地，虽然放弃了王号，但仍旧围攻赵州不止，康日知无法抵抗，想放弃赵州，马燧奏本说：“可以下诏让王武俊和李抱真一起进攻朱滔，将深州、赵州划归王武俊，请求改封康日知为晋慈隰节度使。”康日知还未到，三州都已投降了马燧，因此又加封马燧为晋慈隰节度使。马燧就上表把三州让给康日知，并说如因投降他就封给他，怕以后有功劳的人效仿作为惯例，德宗赞赏并答应了他，马燧就派使者迎接康日知，等他到后，又清点仓库交给他，康日知喜出望外。
马燧率步骑三万驻扎绛州，派兵收复了夏县、攻占了稷山和龙门，李怀光的大将、任象玉投降。马燧率兵攻绛州，这年十月，攻下了绛州外城，当天夜里伪绛州刺史王克同和大将达奚小进冯万兴弃城逃跑，绛州军队四千人投降。他又派大将李自良、谷秀分头收复闻喜、夏县、万泉、虞乡、永乐、猗氏六县，叛军将领辛兟和五千士兵投降。谷秀因违犯军令掳掠官吏女儿，马燧将他斩首示众。
军队抵达宝鼎，在陶城打败了叛军骑兵，先锋官李黯追击他们，射死敌将徐伯文，斩首万余级，得马五百匹。这年，全国遭蝗灾、旱灾，物价飞涨，军队缺乏钱粮，因此很多京官上奏请求赦免李怀光，德宗没有决定。马燧因李怀光叛变罪行特别严重，河中靠近京城，反叛者不能信任，赦免他无法向全国交待，怕德宗被侍从迷惑，而且军情注重保密。马燧离开军队率几百名骑兵到京城朝拜，召见时，马燧说：“我虽无武才，得到一个月的粮草供应，就能讨平河中。”唐德宗答应了。
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马燧因到京城朝拜，就和浑瑊、骆元光、韩游瑰军队会合，抵达长春宫。李怀光将领徐廷光率兵六千守宫殿城墙，守备很周密，马燧考虑长春宫不攻占，李怀光就会更加死心防守，进攻他耗时过多、死伤必然严重，就亲自到城下喊徐廷光。徐廷光平日敬畏马燧名声，就在城上拜见，马燧估计徐廷光心里已经屈服，就慢慢对他说：“我从朝廷来，你可以面朝西边接受命令。”徐廷光又跪拜了，马燧于是劝告他们说：“你们都是朔方军将士，自从安禄山反叛以来，带头建立大功，三十多年，功劳最大，为什么抛弃祖辈功勋，背叛皇上，走上诛灭全族的道路呢！你们听从我，不但可以免除祸患，还能得到富贵。”叛军都不做声，马燧又说：“你们如果认为我的话不是真心，现相距不到几步远，你们可以射杀我！”于是，掀开衣袍对着他们，徐廷光感动得拜伏流泪，士兵们也流了泪。
此前一天，叛军的焦篱堡守将尉珪率兵两千，在当地投降了马燧，徐廷光东边道路已断绝，于是率兵出城投降，马燧带几名骑兵直接进城，对他们毫不疑心，没有人不敬畏佩服。士兵高喊道：“我们又能做大唐的子民了！”浑瑊从此佩服马燧，私下对部将说：“我曾认为马燧用兵和我差不多，但奇怪他能多次地打败田悦；现看他用兵判断，我比他差得远！”马燧移驻焦篱堡，叛军太原堡守将吴冏弃城逃跑，部下都投降了。马燧率诸军渡过黄河，八万兵马，都在城下列阵。叛军将领牛名俊杀死李怀光率城投降，叛军守城士兵还有一万六千人，马燧将叛军将领阎晏、孟宝、张清、吴冏等七人斩首示众，将被李怀光胁迫而造反所俘虏的人都放了。
马燧从到京城朝拜回军营后，共二十七天就平定了河中，德宗下诏书褒奖，升任光禄大夫，兼任侍中，还封一个儿子为五品正员官。赐宴赏赐后，回到太原，这一次，德宗赐马燧《宸扆》、《台衡》两篇铭文。马燧回到太原，把两篇文章刻在起义堂西边，德宗为此题字，荣宠他到了这程度。
吐蕃大将尚结赞攻占盐、夏两州，各派兵据守，尚结赞大军驻扎在鸣沙，从冬天到春天，羊和马多数死亡，粮草接济不上。德宗派马燧任绥、银、麟、胜招讨使，命他和华州节度使骆元光、邠宁节度使韩游瑰和凤翔府各镇军队在河西会合讨伐。马燧出兵，抵达石州，尚结赞听说后十分害怕，派使者讲和，又约盟誓，德宗都不同意。尚结赞又派遣大将论颊热送重礼讲好话向马燧求和，马燧因此多次为其讲情，徳宗坚决不答应。
马燧率军回到太原，和论颊热同去朝见，马燧极力说吐蕃的诚意可担保，请求答应盟誓，德宗同意，马燧入朝后，尚结赞急忙从鸣沙返回吐蕃。侍中浑瑊和吐蕃宰相尚结赞在平凉盟誓，遭吐蕃军队劫盟，仓皇只身逃脱，被劫持将领官员六十多名，因为是马燧的错误主张，他因此被罢去兵权，封马燧为司徒，兼任旧职侍中、北平郡王，又赐女乐师，只是上朝参拜。
马燧和太尉李晟在延英殿被接见，德宗嘉奖他们的大功，都在凌烟阁上绘像，列于开国元勋之后。马燧在延英殿被召见。此前，德宗因马燧有足疾，不要他去朝拜，因马燧初冬拜见，德宗特地允许不拜就座。
太尉李晟刚去世，德宗对马燧说：“从前你和李晟一起来，现在只见到你了，不免觉得难过。”德宗哽咽了好一阵，马燧退出时，脚不舒服，倒在地上，德宗亲自扶他起来，送到台阶边，马燧叩头哭着谢恩，他多次请求辞去侍中之职，德宗下诏不允。马燧于长安安邑里的私宅中病逝，享年七十岁，德宗为其辍朝四日，下诏命京兆尹韩皋监护丧事、嗣吴王李献任吊祭赠赗使，追赠太尉，赐谥号“庄武”。