李全得报大哭，向孛鲁请求率军南归，孛鲁开始不同意，李全自断左手一指以示必然会返回，才得到允许。1228年十一月，李全回到楚州。此刻，兵变首领中的张惠、范成进已降金朝，王义深已逃亡。国安用杀张林、邢德向李全赎罪。李全杀时青，兼并其军。此后，李全以丰厚的待遇募兵，不限南北人，又大量制造船只，自淮及海相望。李全表面归附于宋朝，以取宋朝钱粮。宋军见到这种情况都说：“朝廷唯恐贼人吃不饱，我们又有什么力量杀贼？”还有“养北贼而戕淮民”的说法。而他暗地里仍然归附蒙古，对蒙古的岁贡从不短缺，贸易货物都输入蒙古，又遣人焚烧宋御前军器库，以销毁宋朝兵备。他治水军以图东南地区，1230年八月，大阅水军数日。当李全的船通过盐城县时，宋知扬州翟朝宗令兵士夺之。李全大怒，以捕盗为名，率水陆军数万攻入盐城，抢走城内所贮的所有公私盐货。李全又上书宋廷，自称是捕盗入城安民，宋廷加李全为彰化、保康军节度使、开府仪同三司、京东镇抚使兼京东忠义诸军都统制，罢翟朝宗官，改任赵璥夫摄事，仍然企图笼络他。李全不接受，说：“朝廷当我是小孩子，哭了就塞个果子！”仍不撤兵，一面加紧打造舰船，招募沿海的亡命之徒任水手，南下侵宋的意图已经很明显；一面还要挟宋廷将沿江制置使赵善湘、淮东总兵岳珂等人罢官。李全的行径令宋朝无法接受，于是命江淮制置大使赵善湘总领军马，率领赵范、赵葵等准备讨伐。

1230年岁末，李全率军南下，公开与宋敌对。史弥远还存有幻想，写信给他说只要退回楚州，就给他增加15000人的粮饷。李全置之不理。他本来准备奇袭扬州，然后直取苏杭，结果误信了部下郑衍德的馊主意，改为先取通、泰二州，然后渡江攻取宋京师。李全占领泰州后，赵范和赵葵已经进驻扬州，做好了防御准备。李全进取通州、扬州，在湾头为宋军所阻。李全目标在攻占三城，便筑长围，与宋军展开了长达半年多的对峙战。初期李全小胜，但自1231年正月就一再被宋军击败。他给养不济，攻城不得，欲战不利，主力损失惨重，李全陷入进退维谷的境地，经常莫名其妙地自言自语。正月十五，李全在平山堂置酒高会，被宋军认出。赵范很高兴，对赵葵说：“此贼勇而轻佻，如果能把他引出来，必能擒之。”于是选精锐数千，打着被李全击败过的部队的旗号出城挑战，李全看到后很高兴，吹嘘道：“看我扫平南军！”跃马挺枪出阵，赵范挥军进击，赵葵亲身搏战，宋将李虎阻断李全的归路。李全见形势不对，率数十骑向北逃走，逃到新塘。新塘决水以后，泥淖深达数尺，但是地面由于尘土飞扬，看上去好像平地。李全仓皇间跌入泥淖，不能自拔。宋制勇军赵必胜等追至，李全大声喊：“别杀我，我是头目！”可是宋军此前为避免将士争功，曾有军令：凡有敌军头目不准争相抢夺。于是十几杆长枪齐下，李全当场被刺死。宋军将他肢解，瓜分了他的鞍马盔甲。此时宋军还不知道杀死的是李全，后来赵葵在检查尸体时发现李全断了一只手指的左手，这才得知。

宋军乘胜追击，大获全胜。李全余部推杨妙真为主，准备退回楚州，仍屡战屡败，损失惨重。五月，淮安等五城俱为宋军攻破。杨妙真据守大城，她对郑衍德等人说：“二十年梨花枪，天下无敌手。现在大势已去。你们之所以未降，只是因为我还在。杀我而降，你们肯定又不忍心。这样谁会纳你们的降？现在我要回涟水养老。你们可以对宋朝廷说准备杀我归顺，但被我发觉，已经把我赶过淮水。以此请降怎么样？”部下同意。次日，她就北渡淮水，与李全养子（一说是亲子）李璟返回山东涟水，投降蒙古，数年后去世。李全余部或为宋所灭，或降金。至此南宋才收复了被李全占据的淮东州郡，历时十余年的李全之乱方告结束。李璟袭父职治益都行省，专制山东三十年，依违于蒙宋之间，元世祖忽必烈即位后，被封为江淮大都督。1262年，李璟叛蒙，七月，被蒙古军李璟擒获，和其养父一样被肢解处死。

李全是当时非常复杂的一个人物，他的传记在《宋史》中占了两卷篇幅，甚至超过岳飞等人。他既是农民起义军领袖，又是流氓游寇。他野心勃勃，一切以自己利益为优先，出尔反尔是家常便饭，周旋于蒙、宋、金三国之间，利用三国间错综复杂的关系寻找扩张自己势力的空间。但是李全并非一开始就是一个野心家和几姓家奴，如果南宋朝廷处理得宜，他未必不能成为一个强助。但南宋朝廷既对他猜忌压制，又企图利用他在与金、蒙的对抗中火中取栗，结果自然是将他推向自己敌对的方向。而在他实力扩张和反意显露时又没有做出有效的防范，反而养虎为患，使他拥兵自重，为害淮东十余年，实在是可惜可叹。