王武俊等人在魏州西郊祭天，自立为王，朱滔称冀王，田悦称魏王，李纳称齐王。王武俊自立为赵王，自称寡人，并改恒州为真定府，设置左右内史等官职，大封百官。
朱滔击败李晟，驻军于瀛洲，王武俊便派宋端去催促他进军，朱滔大怒道：“孤频频作战又得了病，正在就医，赵王还要噜嗦。孤为南救魏州，抛弃兄长，背叛君王，如同丢弃破鞋。赵王若定要疑我，由他自便。”宋端回报王武俊，王武俊对朱滔部将马寔道：“我希望冀王能速来，是希望他来指方向，决胜负，为什么那么恶声恶气？冀王将来并有天下，我只求有六七个城邑，当个节度使就足够了。”虽然此事最终解释清楚，王武俊仍是越加不满，暗中与田悦商议如何与朱滔断绝。
李抱真命参谋贾林到王武俊营中诈降，贾林见到王武俊后，道：“我来此是奉诏规劝，不是来投降的。”王武俊闻言色变，进问详情，贾林道：“天子深知您忠义为国，临行前对我说：‘先前处事有误，追悔莫及。朋友间有了错失尚可道歉，朕为四海之主，一点小事怎能耿耿于怀呢！’”王武俊道：“我是个胡将，尚且懂得安抚百姓，天子当然不会专以杀人来安定天下。如今山东有五支叛军，等到战胜他们时，百姓尽皆暴尸荒野，即使战胜了又让谁来守卫呢？我很想归顺朝廷，但已与诸镇结盟，我们胡人性直，不愿做理亏的事。如果朝廷下旨赦诸镇之罪，我便带头响应，诸镇有不听命的，我肯定会奉诏予以讨伐。这样一来，我上不负天子，下不负朋友，不用五十天，河朔便能平定。”
泾原兵变，唐德宗逃往奉天，朱泚被叛军拥立为帝，马燧等将都回师勤王，田悦打算与王武俊、朱滔一同袭击李抱真。这时，贾林再次游说王武俊道：“而今退兵前面是粮食辎重，后面是精锐部队，人心坚固，难以图谋。就算战胜，利益也归魏博所有；一旦失败，成德军大伤元气。您为什么不先收复易定沧赵四州呢？”王武俊便背弃了与田悦的约定。贾林又道：“您是冀州豪族，不应图谋占据中原。朱滔心地阴险，朝廷强大他就借您的力量为后援，朝廷力弱他就想吞并您。河北之地自古只有赵国、魏国和燕国，从来没有冀国。而朱滔自称冀王，这明显是在窥伺您的冀州啊。如果朱滔控制山东，您就必须向他称臣，若不顺从，一定会被他讨伐，到时您能向他称臣吗？”王武俊大怒，变色道：“大唐有二百年国运，我尚且不能称臣，怎能臣服于他这个乡下佬！”于是决定，与李抱真、马燧结盟。
唐德宗下罪己诏，施行大赦，王武俊遂聚集三军，宣布废除国号，被朝廷授为检校兵部尚书、成德军节度使。不久，王武俊又被加封为司空、同中书门下平章事，兼幽州卢龙两道节度使，赐爵琅邪郡王。
朱滔勾结回纥，围困贝州，即将南犯洛阳，与朱泚成合兵之势。而李怀光占据河中，李希烈攻陷大梁，进逼江汉，李纳仍在山东造反，田绪不被朝廷所用，李晟孤军驻于渭水，天子敕令所能控制的地区，只有十之二三，人心不知所归。
贾林又来劝说王武俊与李抱真合兵共救魏博，陈说道：“朱滔此次出兵，企图先平定魏博，却逢田悦被害，人心不安。只要十天不去救援，魏州、贝州必被攻下，朱滔的兵力就会增加数万。张孝忠见魏州贝州被夺，必定向朱滔俯首称臣。到时三镇连成一气，再加上回纥，您能幸免于难吗？恒州失守，李抱真就会退保山西，河朔地区则尽归朱滔。您和李抱真合兵救援魏博，击败朱滔易如反掌。到那时，关中震动，长安很快就能收复，天子也能重返京师，这可是最大的功勋。”王武俊欣然同意。
不久，王武俊屯兵于南宫东南，李抱真也率军前来，两军相距十里。次日，李抱真只带几人前往王武俊营中。部将谏止，李抱真道：“我此行关乎天下安危，如果我回不来，大家可为我报仇。”而王武俊也严阵以待。李抱真见到王武俊，感慨国难，抱着他嚎啕大哭，涕泪横流。王武俊也悲不自胜，于是两人结为兄弟，誓同灭贼。王武俊道：“十兄（李抱真排行第十）天下闻名，却愿与我这个胡人结为兄弟，真让我感动莫名！朱滔所恃，不过是回纥骑兵，到时交战，请十兄看我破敌！”宴后，李抱真就在王武俊账中睡下。王武俊更是感激，指着心口发誓：“我这条命就给十兄了。”于是，两军连营而进，屯军于贝州三十里外。
王武俊命步军决战，自己率骑兵抵挡回纥军，并勒兵避敌锋锐，回纥骑兵冲阵而过，不及掉头，便被王武俊率军痛击。部将赵琳也率伏兵杀出，回纥军被截断，先行溃败。朱滔所部被败军冲散，大败而逃。当夜，王武俊在幽州军东北扎营，李抱真则扎营于西北，朱滔自知不敌，连夜焚烧粮草，逃回幽州，李抱真与王武俊也各自回镇。
后来，王武俊请辞幽州卢龙节度使，唐德宗便将恒州升格为大都督府，任命他为长史，又加检校司徒。唐德宗返回长安后，对王武俊的恩宠更加优厚，将公主下嫁其子王士平，又将王家年幼的子弟都封授官职。不久，王武俊母亲去世，停职守孝，随即被起复为左金吾上将军同正，又加开府仪同三司。唐德宗念及王武俊旧勋，加封他为检校太尉，兼中书令。王武俊去世，终年六十七，唐德宗停朝五日，以示哀悼，册赠太师，赐谥忠烈。
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