在众将的劝说下，崔彦曾最终决定发兵进讨庞勋。

徐州城内有四千三百守军，崔彦曾交给都虞候元密三千人，出发前向士卒列举庞勋罪行，并郑重承诺：“他们不仅涂炭平民，而且有侮我军声名。倘若国家发兵诛讨，恐怕徐州全军都会玉石俱焚。你们当中如有他们亲人家属，无须疑虑担心。罪止庞勋一人，必不连坐！”

同时，命令宿州军出兵符离（宿州符离县），泗州军出兵于虹（今地不详），策应元密作战。

十月初八，元密自徐州出发，一路上旌旗招展，军容盛大。

在元密心中，以三千精锐，征讨千余流亡江湖、衣着褴褛的逃兵，那还不是手到擒来。

他决不会想到，这看似简单的任务，竟会是一条不归之路！

唐军行至任山以北数里——任山位于今江苏铜山县西南，是从徐州到宿州的必经之路——元密下令停军休息，召集将领商议。决定待戍卒们走到任山驿，再行出兵攻打。为了掌握戍卒动向，他派人扮成砍柴农夫的样子前往侦察。

日暮时分，庞勋一行抵达任山驿。看到驿站空无一人，且又没有任何饮食供应，不禁起了疑心。

恰巧有人发现附近有几个背着柴薪、形迹可疑的农夫，抓起来一问知道了实情。

庞勋将计就计，让人在山下摆放了无数假人，悄悄领军离去。直到夜深，唐军发现有诈，但又害怕庞勋隐藏在山谷中袭击，不敢前行，撤回任山南城宿营。第二天天亮，才再次出发追赶。

而此时的庞勋，经过一个晚上的行军，已经进至符离（今安徽宿州符离镇），在濉水边上击溃了五百宿州军，乘胜追至宿州城下。

宿州刺史缺编，暂由观察副史焦璐代理，城内已没有多余士卒，庞勋即刻组织攻城。

十月初十，宿州陷落，焦璐弃城逃走。

庞勋令人将城中财物聚拢起来，让百姓随意领取。消息传出，从四面八方赶来的人络绎不绝。拿了钱就立即招募他们入伍，一天之内得到数千人。

庞勋分派士卒登城防守，自称宿州兵马留后。