随安叛乱
唐玄宗统治后期，任用李林甫、杨国忠 等宠臣，生活腐败，自恃强盛，锐意开发边疆，边镇节度使增至10个，拥兵49万，致使外重内轻，为边将割据创造了条件。天宝十四年（755年）十一月，他与安禄山一道，诈称奉密旨讨伐杨国忠的名义，在范阳起兵15万南下反唐，很快席卷河北。这就是历史上著名的“安史之乱”。攻打京城长安（今西安市）时，就是由他当先锋的。第二年叛军攻下洛阳，安禄山在洛阳称大帝，令史思明经略河北，封他为范阳节度使，占有十三郡，拥有兵马八万余众。
安禄山造反后，史思明一军为先锋，开始所向皆捷，攻陷饶阳诸郡。一直到天宝十五年初，他才在常山被李光弼、郭子仪合军击败，逃至博陵。
本来叛军就要被李光弼攻灭，忽然哥舒翰兵败潼关的消息传来，李光弼回军，史思明蹑后追击，大破唐军刘正臣部。由于史思明所率兵士是安禄山叛军的精锐的部分，他们乘胜进击，攻拨常山、赵郡、河间，大破颜真卿部下和琳的一万二唐兵。
接着，史思明又率部攻下清河。在信都，史思明又把老上司乌知义的儿子乌承恩包围在城里，掠其母、妻、儿子。不得已，乌承恩投降，史思明“与之把臂饮酒”。由此，可见他还念一些昔日的旧情。肃宗至德二年（公元757年），史思明包围李光弼驻守的太原城，最后反被李光弼用“地道战”打得大败。当年十月，安禄山被儿子安庆绪等人杀死，史思明顿起自立之心。
降顺归唐
安庆绪杀安禄山称帝后，对史思明收其溃散的残部不满。欲找机会除掉史思明。
史思明自围攻太原被李光弼击退后，回到范阳驻守，安庆绪封他为妫川王，兼范阳节度使。范阳本是安氏老窝，安禄山从东京和西京所掠珍宝，多半都运往这里存放，已是堆积如山。渐渐地，史思明恃富而骄，欲将范阳占为自己所有，不想再被安庆绪节制。
安庆绪失去洛阳后，逃往邺郡。到邺郡后，又张罗着四处征兵，蔡希德、田承嗣、武令珣等先后投奔，又得大约六万人。只有史思明既不派兵，也不派使者，安庆绪便怀疑他有二心了，于是派了阿史那承庆、安守忠、李立节三人，带了五千骑兵赶到范阳，以征兵为名，实则欲察看情况，准备偷袭。
