在經過了周密的準備之後，於大中二年（公元848年）張議潮率眾在沙洲發動了轟轟烈烈的大起義。他率部隊披甲執銳，與吐蕃軍在城內展開混戰，城中的唐人紛紛響應，人人與吐蕃軍拼命，吐蕃軍在城中軍力本來就不多，在出其不意之下，自然抵擋不住，於是從城中逃走。吐蕃軍從城中敗退之後自然不能甘心，於是從周邊調集了兵力又將沙洲團團圍住。雖然敵眾我寡，但張議潮不愧是壹個胸中有韜略的英雄，他“啟武侯之八陣，縱燒牛之策”，於是“破吐蕃之圍”。張議潮此時率城中兵馬殺出重圍與吐蕃軍決壹死戰，短兵相接之際，“白刃交鋒，橫屍遍野，殘燼星散，霧卷南奔”。起義軍終於在沙洲艱難地站穩了腳跟。
這沙洲壹發動，立刻成燎原之勢，甚至造成了吐蕃內部的大變亂。藏文史書記載，這次“初發難於康，寢而及於全藏，喻如壹鳥飛騰，百鳥影從，四方騷然，天下大亂”。吐蕃原洛門川討擊使尚恐熱(壹作論恐熱) 亦發動叛亂，並篡奪了吐蕃大權，自稱為宰相。當然以叛亂奪權的他沒能力讓所有的人心服，與吐蕃鄯州節度使尚婢婢為爭權奪利，自相殘殺。 張議潮在沙洲起義之前，就“誓心歸國”，所以在起義軍成功占領沙洲之後，就決定派遣使者團向長安傳達沙洲恢復的訊息，以明心誌，也有聯系祖國，對吐蕃兩面夾擊的意圖。但是沙洲和長安之間相隔千裏，中間的河西諸城又都還是吐蕃人的控制之下，所以為了確保訊息能夠到達長安，張議潮派出了十隊使者，帶著十份完全相同的文書，經由各個方向的沙漠繞過吐蕃人控制的河西諸城向長安進發。送信隊伍的組成各有不同，但是僧侶占了很大的比例，這裏面就包括了敦煌高僧悟真，這是因為之前說過河西走廊的僧侶大多心向大唐，而且吐蕃人自文成公主入藏之後佛教廣泛傳播，由高僧送信便於隱蔽。
可是這次送信的歷程卻是壹次極其悲壯和英勇的行程，可以說是真正意義上的九死壹生，十隊信使向沙洲的各個方向進發，越過莽莽大漠，向長安進發，這十支隊伍中的九支，或遭到吐蕃人的尾隨追擊而獻身，或在大漠迷失方向而永遠留在了大漠之中，最後，只有悟真這壹支向東北方向進發的隊伍，繞過了莽莽的大漠，歷經千辛萬苦，到達了天德軍(今天的內蒙古烏拉特前旗)，在天德軍防禦使李丕的協助下，於大中四年（公元850年）抵達了長安，這時候，離張議潮沙洲起義已經整整過去了兩年。悟真這次送信的冒險歷程簡直與《西遊記》裏面唐僧的西天取經不遑多讓。後來悟真到達長安後，被唐朝封為“京城臨壇大德”，以表彰他的功績。除了悟真之外，我們應該還要記住那些沒能成功的無名英雄，大唐精神就是這無數的無名英雄創造的。
從地圖上看，從沙洲（今天的敦煌）到天德軍(今天的內蒙古烏拉特前旗)的直線距離大約為1400公裏，這段路程中，80%以上的路途是沙漠地帶，包括了巴丹吉林大沙漠、騰格裏大沙漠和庫布齊大沙漠。可想而知，中間路途的艱難困苦。從天德軍(今天的內蒙古烏拉特前旗)到長安的直線距離約為800公裏。當這支來自沙洲，歷經數千裏的磨難，滿身塵土的信使隊伍到達長安的時候，整個長安轟動了。來自四面八方的民眾紛紛湧到街道上來迎接這支隊伍。自建中二年（公元781年）大唐完全失去河西之後，河西走廊就成了大唐帝國心中的壹個隱痛。從古至今，河西隴右從來就是中央政府打擊或防禦北方遊牧民族的重要基地，可以說是西北的門戶，沒有了這片地區，關內等於說是門戶大開，長安就會直接受到敵人騎兵的威脅。而且這片地區民風悍猛，還是中國最重要的養馬基地之壹，可以說是中國最為重要的地區之壹。如今聽說沙洲人民心懷故國，居然靠自己的力量將沙洲光復，這可真是極大的喜訊，讓人歡欣鼓舞。大唐政府以隆重的儀式迎接了這支信使隊伍的到來，唐宣宗聽到這壹喜訊後，竟情不自禁地欣然贊嘆道：“關西出將，豈虛也哉”。
本來張議潮的計劃是想通知中央政府同他裏外夾攻，***同擊破吐蕃，光復河西隴右全境，可是他派出的十隊送信使中的九隊全部覆沒在路途上，僅有的壹隊在歷經千辛萬苦之後，經過了兩年之久才到達長安，顯然原先的計劃是行不通了。張議潮也並沒有將全部的希望寄托在中央政府上面，而是把沙州作為根據地，整飭軍隊,發展生產，“繕甲兵，耕且戰”，很快沙洲的軍力就壯大起來。另外他又以沙州為根據地，乘著吐蕃軍還沒有從打擊中反應過來的時候率精銳進攻河西的其他被吐蕃控制的城市。因為吐蕃內鬥不休再加上在河西的倒行逆施，張議潮的收復行動獲得了廣大人民的支持進行得很順利。到前往長安的信使回來之前，張議潮已經率部攻取了肅州、甘州、伊州等地。這壹時期，張議潮率軍進行了壹系列的戰鬥。這些戰鬥主要包括：大中三年（公元849年），收復甘州，肅州之戰。大中四年（公元850年），收復伊州之戰。大中十年（公元856年），對伊州納職城附近的回鶻和土谷渾進行征討，以解除後顧之憂。 前往長安的信使帶回了來自大唐帝國的贊揚和褒獎，這使得張議潮的起義軍更是軍心大振。大中五年(公元851年)，張議潮率軍開始對吐蕃展開大規模軍事攻勢，吐蕃在河西腐朽的統治立刻土崩瓦解，各州的吐蕃軍隊往往聞風而逃，都退往涼州。到這壹年的八月，張議潮軍已經收復了整個河西走廊中除涼州之外的所有州縣，河西終於又重歸大唐的版圖之中。
大中五年(公元851年)八月，張議潮第二次向長安派出規模宏大的信使隊伍，攜帶著河西11州(瓜州、沙州、伊州、西州、甘州、肅州、蘭州、鄯州、河州、岷州、廓州) 的圖籍入長安告捷。為了對中央政府表示忠誠，張議潮的兄長張議潭毅然作為信使帶隊前往長安，並且就此留在長安為質。並且在張議潭之子張淮深成年之後，張議潮也於鹹通八年（公元867年）以69歲高齡入京。以張議潮為代表的歸義軍以實際行動向中央政府表示了他們的忠誠。 由於此時河西走廊的大多數州縣已經處在張議潮軍的控制之下，所以這壹次的信使團出使長安的行程十分的順利。唐宣宗接到瓜、沙11州圖籍和張議潮的捷報後，特下詔表揚張議潮等人的忠勇和功勛，詔令說：張議潮“抗忠臣之丹心，折昆夷之長角。竇融河西之故事，見於盛時；李陵教射之奇兵，無非義旅”。11月，唐王朝於沙州建立歸義軍，統領瓜沙等11州，授張議潮歸義軍節度使、11州觀察使，管內觀察處置，檢校禮部尚書，兼金吾大將軍，食邑2000戶，實授300戶。拜李明達為河西節度衙兼監察禦史，拜李明振為涼州司馬檢校國子祭酒，禦史中丞，授吳安正為武衛有差。而作為人質留在長安的張議潮兄長張議潭則被授為金吾衛大將軍。
隨著瓜、沙、肅、甘諸州的收復及沙州歸義軍的建立，吐蕃軍隊節節敗退，最後集中於姑臧(涼州) 。涼州是北朝、隋唐以來的河西重鎮，唐朝前期壹直是橫斷吐蕃和突厥的河西節度使所在地。吐蕃統治時期，又是統轄河西東部的大軍鎮駐地。如果涼州仍在吐蕃手裏，那麽張議潮所提出的收復河西東部及隴右數郡就是壹句空話。因此,為了有效地控制河隴地區，張議潮便從大中十二年（公元858年）八月率軍開始了他東征涼州吐蕃的偉大壯舉。當然此時的涼州已經聚集了大批的吐蕃軍隊，另外還有河西隴右地區敗退至涼州的吐蕃軍，軍力十分雄厚，這導致了涼州戰役變得極其艱難。 前面已經說到吐蕃在河西倒行逆施，不但導致了唐人的憤怒，就是吐蕃人也對統治者極為不滿。而歸義軍建立之後秉承大唐傳統，對各族人民壹視同仁，有力地團結了在河西走廊的各族人民。而這支東征軍由漢、吐蕃兩族士兵組成，***計7000名士兵。這是壹次空前激烈的戰鬥，歸義軍“分兵兩道，裹和四方。人持白刃，突騎爭先。須臾陣和，昏霧張天。”兩軍對陣之時，歸義軍人人置生死於度外，”列烏雲之陣，四面急攻，蕃賊糜狂，星分南北。”在血腥的死鬥中，大唐精神重新煥發了光彩，吐蕃軍終於支撐不住，“漢家持刃如霜雪，虜騎天寬無處逃，頭中鋒矢陪壟土，血濺戎屍透戰襖”。漢軍得勢，押背便追。不過五十裏之間，殺戮橫屍遍野。”吐蕃軍雖然遭到很大的打擊，但是畢竟是強悍的敵人，歸義軍人數少，也沒辦法壹時全部消滅，於是這場殘酷的戰爭足足拉鋸了三年。
經過三年的血戰，鹹通二年（公元861年），張議潮終於壹舉攻克了涼州。張議潮收復涼州後，即表奏朝廷。於是，“河隴陷沒百余年，至是悉復故地”。鹹通四年(公元863年)唐王朝復置涼州節度使，統領涼、洮、西、鄯、河、臨六州，治所在涼州，由張議潮兼領涼州節度使。從此,河西走廊又暢通無阻。當世之時，世人寫下這樣的詩句來贊揚張議潮：“河西淪落百余年，路阻蕭關雁信稀。賴得將軍開舊路，壹振雄名天下知。”
在之後的幾年時間中，張議潮以瓜州、沙州為根據地，對外征討，擴大戰果，鞏固歸義軍政權對河西的統治。當時，河西地區的形勢還是相當復雜：南面的吐蕃還在伺機卷土重來；北面的回鶻也在覬覦著河西這塊富庶之地。另外，吐蕃國內，自“尚恐熱作亂，奴多無主，遂相糾合為部落，散在甘、肅、瓜、沙、河、渭、岷、廓、疊、宕諸州之間，吐蕃微弱者反依附之”。他們糾合在壹起，大肆劫掠河西各地。
張議潮在基本沒有中央政府軍隊幫助的情況下，進行了壹系列戰役。《張議潮變文》直接記述了大中十年（公元856年）至十壹年間的三次戰役：第壹次是吐谷渾王進犯沙州，張議潮出兵討伐，兩軍在西同附近相遇，張議潮首戰破敵，土谷渾王敗逃，張議潮率軍乘勝追擊1000余裏，並大獲全勝，活捉土谷渾宰相3人，斬首示眾，而後全軍高唱《大陣樂》，凱旋而歸；第二次是納職縣回鶻、吐蕃抄掠伊州，張議潮奔襲，回鶻人被打了個措手不及，沙洲軍大獲全勝；第三次是叛亂回鶻劫奪唐朝冊立回鶻使王端章，張義潮聞知大怒。由於下文殘缺不全，不知結局如何。由此可知，張義潮為了抵禦周邊少數民族統治者的騷擾、劫掠，仍然進行著非常艱巨的鬥爭。《張義潮變文》中所說義潮“朝朝秣馬，日日練兵,以備兇奴，不曾暫暇” ，就是當時實際情況的真實反映。鹹通七年(公元866年) 十月，“拓跋懷光以五百騎入廓州，生擒論恐熱，先刖其足，數而斬之，傳首京師” ，其余眾逃奔秦州，途中又遭到了尚延心的襲擊，“吐蕃自是衰絕”。河隴肅清，使唐王朝無西顧之憂。至此，河西地區初步形成了統壹局面，“西盡伊吾，東接靈武，得地四千余裏，戶口百萬之家，六郡山河，宛然而舊”。唐王朝的勢力，已達隴右諸地。
正是張義潮率領的沙州起義及其戰果的不斷擴大，河西地區才得以克復，使“百年左衽，復為冠裳；十郡遺黎，悉出湯火”。對於他在河西重振大唐聲威的業績,人們給予了高度的評價:“坐籌帷幄之中,決勝千裏之外,四方獷悍,卻通好而求和;八表來賓,列階前而拜舞。北方獫狁,款少駿之蹄,南土蕃渾,獻昆崗之白璧。”堪稱英雄蓋世之功!