過了半月，李全欲回青州，唯恐許國扣留，表面上折節為禮，動息必拜，許國得意的以為鎮服了李全，不知李全在耍弄他。李全離開楚州帥府時，已下定了叛宋的決心。
正當楚州劍拔弩張的當口，發生了湖州之變，起事者打著李全的旗號，主謀潘壬也是逃到楚州被捕的，令李全更不自安。寶慶元年二月，李全派部將劉慶福回楚州發動兵變，庫藏錢物被洗劫一空，許國流血滿面，縋逃出城，自縊於途中。
史彌遠接報，唯恐激怒李全，釀成更大變亂，新派徐晞稷為淮東制置使，指示他曲意安撫，實質是姑息養奸。李全有恃無恐，移牒另一支山東義軍的領袖彭義斌，聲稱許國叛變已被誅殺，你部應受我節制。彭義斌聲討李全擅殺之罪，李全大敗。義斌收編李全降兵，聲勢大振，致書南宋沿江制置使趙善湘，建議討平李全反叛勢力，再光復故土。
李全也惡人告狀，誣陷彭義斌謀叛。義斌整軍北上，圍東平，下真定，擊敗金將武仙，眾至數十萬，奮力抗擊蒙古軍，但南宋卻任其自生自滅。義斌最後在贊皇（今河北贊皇）五馬山被蒙軍俘殺，所收復的河北山東州縣再落蒙古之手。李全成了山東境內唯一未歸附蒙古的武裝力量。
寶慶二年，蒙古軍向李全據守的青州發起攻擊。李全大小百餘戰，無法取勝，糧道斷絕，形勢危急，派其兄李福向楚州宋軍求援。南宋卻打算乘人之危解決李全。新任淮東制置使劉琸糾集另兩個忠義軍總管夏全與時青，準備誅殺李全在楚州的餘部。
當時楊妙真與李福都在楚州，她艷妝約見夏全，曉以兔死狐烹的道理，並說：&ldo;聽說三哥（指李全）已死，我一個婦人，豈能自力。這就以身侍奉將軍，子女玉帛，唯你所有。&rdo;夏全招架不住美人計，與楊氏合兵包圍楚州官衙，劉琸僅以身免，逃到揚州憂懼而死。夏全回大營，卻吃了楊氏全武行的閉門羹，只得投降了金朝。
理宗對楚州兵變依舊寬縱，命新任淮東制置使姚翀&ldo;撫定&rdo;楊妙真。次年五月，李全堅守青州一年，戰鬥十分慘烈，城內軍民從數十萬銳減至數千，糧盡援絕，以致&ldo;自食其軍&rdo;。李全意欲投降蒙古，卻恐部眾反對，便假裝自殺，由親信救起，佯勸其留得青山，投降蒙古。李全在三國之間朝秦暮楚，有人勸蒙古諸帥孛魯殺之以免後患，孛魯以為&ldo;山東未降者尚多，殺之徒失民望&rdo;，仍命其專制山東行省。
留在楚州的李全之兄李福與李全舊部劉慶福都想吃掉對方，李福詐病，殺死了前來探病的劉慶福。隨後，李福與楊妙真宴請姚翀與制司幕府官員，殺了幕府官，割了姚翀的鬍鬚，姚翀縋城夜逃。
面對楚州接二連三的事變，南宋政府幹脆不再設制置司，把防線從黃河一線退縮到長江一線，改楚州為淮安軍，視其為羈縻州，也徹底斷絕了當地義軍的糧餉。
當地義軍將此歸咎於李全，聯手殺了李全之兄李福、李全之子李通和李全之妾劉氏。李全聞訊，向蒙古要求南下復仇，同時他也早想擺脫蒙古對他的控制。蒙古不允許，他自斷一指，發誓南歸必叛，蒙古這才同意。
紹定元年（1228年）十一月，李全率軍回到楚州，表面上再次歸附南宋以獲取其錢糧，暗地裡給蒙古的歲貢也從不短缺，同時與金朝也保持著聯絡，腳踏三隻船。直到這時，只要李全不生事，南宋政府還企圖以官爵糧餉籠絡他。李全則把從南宋得到的錢糧贍養他的軍隊。
次年四月，李全以缺糧告糴為藉口，派海船直抵平江（今江蘇蘇州）、嘉興（今屬江蘇），意在熟悉海道，窺探臨安。紹定三年（1230年），南宋進拜李全為彰化、保康軍節度使，開府儀同三司，為京東鎮撫使兼京東忠義諸軍都統制，指望他不要叛亂。李全拒絕接受，憤憤