事情到了这种地步，庞勋等人显然已经无路可退。渡过淮河以后，庞勋向众徐州兵宣称：“我辈擅自归来，不过是因为思念妻儿，日夜想与他们相见。听说已有皇帝的密敕到了徐州，一旦我们等回到徐州，将被肢解灭族。大丈夫与其自投罗网，为天下人所笑，还不如大家同心协力，赴汤蹈火干一番大事业。这样不仅摆脱祸殃，还可求得富贵！更何况徐州城内的将士都是我们的父兄子弟，我们在外一声高喊，他们在城内必然响应。”众人听后都欢呼雀跃，拍手称好。

    于是，一场本来不该发生的大起义就这样爆发了。

    徐州兵只有将士赵武等十二人不想参与起义，企图逃跑，结果被庞勋处斩。庞勋随即派人将赵武等人的首级送给崔彦曾，并再递上申诉状，宣称是被赵武等人骗归。不久，庞勋再次申诉，要求停掉徐州都押牙尹戡的职，然后，将他们这些从桂州回来的将士“别置二营，共为一将”。这说明庞勋起义仍然是想求自保，在他心底深处，仍然希望能平平安安地回到徐州，大家和睦相处。由于当时通讯条件所限，唐朝廷不可能及时了解到情况，所以在这个时候，徐泗观察使崔彦曾的态度就相当重要了，和与战，其实就在他一念之间。

    崔彦曾召部下商议，诸将都觉得徐州治下的兵出了这样的事相当丢脸，都哭着喊着要去与庞勋义军决一死战。崔彦曾当然知道他自己这一决定将左右许多人的命运，还是很犹豫，因为他看得出，庞勋等人并没有反叛朝廷的意图。

    这时候，徐泗团练判官温廷皓站了出来，慷慨地说了一番话。他先指出了崔彦曾犹豫的原因：“目前讨击桂州戍卒有三大难处：皇帝已经颁下诏书释免戍卒的罪，我们不能擅自讨击，这是第一大难处。这些桂州戍卒的亲人都在徐州城内，而我们率领戍卒的父兄，去讨击他们的子弟，人情难违，这是第二大难处。戍卒犯罪，牵连的枝党多而复杂，追究起来判刑和处死的人必然很多，这是第三大难处。”本来众将都以为温廷皓是要站在庞勋等徐州兵一边了，不料他话锋一转，又列举了如果不讨伐庞勋的五大害处，从而促使崔彦曾下定了决心。

    当时徐州城内只有四千三百名士兵，崔彦曾派都虞候元密统兵三千人拒庞勋，又命宿州（今安徽宿县）出兵五百扼守符离（今安徽宿县北符离集）。庞勋义军随即抵达符离，两军在睢水之上激战。双方都是训练有素的军队，而对方军中各有不少人或是亲戚或是朋友或是相识。当然，庞勋义军此时有家不能回，正是义愤填膺、勇气倍增之时。狭路相逢勇者胜，交战结果，唐官军大败，望风而逃。

    庞勋随即回军进攻宿州。当时宿州缺刺史，观察副使焦璐掌摄州政事务，宿州的军队被调去符离后溃败，城内不再有军队，已经是一座空城，即攻即下。焦璐狼狈不堪地逃出宿州，得免一死。庞勋将城中的财货全部聚集在一起，让老百姓随意来取。“一日之中，四远云集”。然后庞勋再从中选募丁壮参军。“自旦至暮，得数千人”，起义队伍迅速扩大。庞勋分兵守城，自称兵马留后。

    两天后，都虞候元密引唐官军前来围攻宿州。官军在城外驻营。庞勋用火箭射燃城外茅舍，火势延及官军营帐。庞勋军突然杀出城来，袭击官军，杀死三百人，然后从容返回宿州城中。当天晚上，城里民众协助守城，妇女持鼓打更。庞勋事先搜集宿州城中的三百艘大船，装满粮食，乘流而下。元密以为庞勋义军一定会固守宿州，毫无防备。

    第二天天亮后，官军才知庞勋已经冲出重围，狼狈追赶，连早饭也没吃，人人饥乏不堪。这时，突然发现庞勋的船只列于堤下，岸上几队义军发现官军来到，纷纷躲入堤陂。元密以为庞勋临阵畏缩，驱兵进击。不料庞勋军一路从舟中杀出，一路从堤坡间杀出，两路夹攻，从中午杀到傍晚，官军大败。元密引兵败退，陷入菏泽，庞勋军追到，元密等诸将死于乱军之中，官军死约千人，其余人都投降了庞勋，竟然没有一个人得还徐州。

    崔彦曾知道元密战败的消息后，大惊失色，慌忙写信请求邻道发兵救援。随后下令紧闭城门，选城中的丁壮入伍守城。徐州城内外一片恐慌，人们普遍同情庞勋义军，没人愿在城中坚守，都想逃走。崔彦曾部下劝他投奔兖州，崔彦曾倒还有些骨气，愤怒地说：“我身为元帅，城若被攻陷，只有死而已，守城是我的职责。”将劝他逃走的人斩首。

    庞勋探问降卒，得知徐州空虚，立即引兵北渡濉水，迂山进攻徐州。此时，义军已经有六、七千人的样子，击鼓喧噪，声音震天动地。庞勋军对城外居民好言劝慰，毫不扰侵，于是人们争相归附。义军几乎是不费吹灰之力就攻下徐州城。崔彦曾被俘虏，囚禁于大彭馆。民愤很大的都押牙尹戡、教练使杜璋、兵马使徐行俭等人都被杀掉。当天，城中愿意参加庞勋义军的就达一万余人。而附近诸州百姓听说庞勋招募军队后，争先恐后地赶来参军，甚至父亲送儿子，妻子勉励丈夫，农民们把锄头磨得更锐利，扛着它作为武器来应募。义军人数激增到十万以上。庞勋声名大震。

    曾经力主剿灭义军的徐泗团练判官温庭皓被庞勋召来，要求他起草给朝廷的表。温庭皓说；“这件事关系重大，不是顷刻间可以完成的，请让我回家慢慢地起草。”庞勋准许他回家去写。第二天早上，庞勋派人去温庭皓家取表文。温庭皓空手来见庞勋说：“昨天所以不立即拒绝起草表文，是想回家看一下妻子儿子，今天已经与妻儿决别，现在就是来送死的了。”庞勋看了温庭皓几眼，笑着说：“书生敢顶撞我，不怕死吗！我庞勋能攻取徐州，怎么怕找不到人为我起草表文！”竟然没有杀温庭皓，而将他释放。

    庞勋起兵后，一系列的军事指挥相当漂亮，取徐州如探囊取物一般。但庞勋没有野心家的本质，他最早与朝廷对抗的原因，不过是要回到家乡，现在，他终于回到了徐州，目的达到了，他也就心满意足了。只不过他现在的身份，是在与朝廷对立的面上，所以，庞勋便希望能得到朝廷同情和理解，最好让他当个徐州节度使。这也是他找温庭皓起草上奏朝廷的目的所在。也正是这种不坚定的意志，成为他日后失败的根本原因。他盼望招安的心理，被敌人最大化地利用了。