后唐庄宗灭后梁后，定都洛阳。此时河北三镇已定，后唐国力强盛。岐国李茂贞对后唐称臣，后唐庄宗封他为秦王。公元924年李茂贞去世，后唐庄宗的长子李继岌担任凤翔节度使，正式吞并了歧国。前蜀王建在建国后注重农桑、兴修水利，使得前蜀在经济与军事都十分强盛。但公元918年王建去世后，其子王衍奢侈无度，残暴昏庸。925年，庄宗派郭崇韬、魏王李继岌率军攻入成都，王衍投降，前蜀灭亡。 后唐对外强盛，但是内忧积重。后唐庄宗定都洛阳后，再次用宦官典枢要之职，任用李袭吉等保守派，一切与唐朝后期政治相同，朝政日益败坏。后唐庄宗自认基业已固，不务政事，肆情纵欲，自取艺名“李天下”，宠信伶人敬新磨、伶官景进等人。当时军队庞大，国库吃紧，然而其妻刘皇后干预朝政、贪婪爱财，将税收一半归后宫，使得朝廷还要暂扣军粮以补其他支出，形成极大的隐忧，不久征蜀唐军即因故兵变。
郭崇韬虽然完成灭蜀任务，但李继岌对于不能深入参与军务而感到不满。他密报朝廷，意图陷害郭崇韬。后唐庄宗有意先调查再决定，但刘皇后自行命李继岌处决之。公元926年郭崇韬被杀，唐军军心涣散，兵变四起。刘皇后又不愿将自己的财物用于劳军，使局面更加恶化。 不久，魏博军在赵在礼率领下于魏州(河北大名)叛乱，唐将李昭荣平定失败，后唐庄宗只好派李嗣源前往平定。李嗣源于魏州受部众与叛军拥护，反而率军进逼京师。各地唐军不愿为后唐庄宗作战，汴州与洛阳陆续被陷，后唐庄宗于混乱中流失而死。李嗣源攻入洛阳后杀尽叛臣而称帝，即后唐明宗，后唐庄宗的长子李继岌自杀于长安。
后唐明宗执政期间革除庄宗时的弊政，朝政逐渐安定。他诛除宦官，任用士人;撤销不少冗余机关，建立三司等财政机关;提倡节俭，兴修水利，关心百姓疾苦;加强中央军力，建立侍卫亲军以压制藩镇。这是五代短暂的稳定时期之一，史家称后唐明宗是五代时期仅次于后周世宗的明君，他制定的一些制度也被宋朝所继承。然而到晚年后唐再度走入内乱。公元933年后唐明宗重病，其子李从荣夺位被杀，幼子李从厚继位，即后唐闵帝。此时后唐明宗的两位大将养子李从珂任凤翔节度使、女婿石敬瑭任河东节度使，均拥重兵。宰相朱弘昭、冯赟本想以调动节度使的方式来分离军权，反而激起叛变。公元934年李从珂以清君侧为由攻入洛阳，后唐闵帝在逃往魏州途中被石敬瑭俘虏，最后被李从珂所杀。李从珂称帝，即后唐末帝。内乱期间发生后蜀正式立国之事。原来在前蜀灭亡后，后唐庄宗以孟知祥为西川节度使。不久后唐明宗叛变夺位，孟知祥练兵意图独立。932年孟知祥在并吞东川军后被后唐明宗封为蜀王，并于后唐末帝发动内乱时称帝建国，史称后蜀。同年孟知祥去世，其子孟昶继位。孟昶励精图治，扩展疆土，让后蜀维持了三十年的和平局面。
后唐末帝与石敬瑭早在后唐明宗时就彼此不合。唐末帝继位后十分猜忌石敬瑭，而石敬瑭也因畏惧而怀有叛变之心。公元936年后唐末帝把石敬瑭调任天平军，并命张敬达、杨光远率军催促。石敬瑭遂反，听从桑维翰与刘知远的建议向契丹借兵，并且对辽太宗耶律德光称儿，事后割让燕云十六州给契丹，每年还要输帛三十万匹。张敬达闻知叛变之事后，率军围攻太原，石敬瑭坚守不下。当时卢龙军的赵德钧和契丹主耶律德光有意合作共谋中原，石敬瑭大为惊惧，急令桑维翰见耶律德光。桑维翰跪于契丹帐前，苦苦哀求，才使耶律德光放弃与赵德钧合作的打算。耶律德光率军解围，帮助石敬瑭于太原建国后晋，即后晋高祖。公元937年晋军与契丹军大举南下，杨光远、赵德钧等诸镇陆续投降。晋军独自攻入洛阳，后唐末帝自焚而死，后唐灭亡。后晋高祖定都汴州，依约将燕云十六州割让给契丹，此后契丹国对五代的影响力达到最大。
