李存孝接到诏令后，悲痛不已，他深知自己被人构陷，却又不愿背叛李克用，于是主动回太原请罪，跪在李克用面前，哭诉自己的忠心，直言“臣从未有过反心，都是李存信等人构陷臣”。可此时的李克用，早已被猜忌冲昏了头脑，再加上其他养子也纷纷附和李存信，最终李克用下定决心，下令将李存孝车裂处死，以儆效尤。
关于李存孝被处死的细节，野史里讲得十分悲壮，比正史的“车裂处死”四个字，更让人动容。据说行刑当天，太原百姓纷纷上街送行，哭声震天，都为这位无敌猛将感到惋惜。行刑时，李存孝的力气太大，五匹马分别向五个方向拉扯，竟然被他硬生生拽了回来，反复几次都没能成功。最后，李存孝主动要求行刑的人，先打断他的四肢，再行刑，才得以赴死，用最悲壮的方式，结束了自己短暂而传奇的一生。
野史里还有个小插曲，说李存孝死后，李克用悲痛不已，常常在深夜思念他，甚至因此病倒，后来得知李存孝确实是被构陷的，更是悔恨交加，下令处死了李存信，以此祭奠李存孝的亡灵。而且李存孝死后，李克用麾下再无如此勇猛的将领，战力大减，再也没能像以前那样所向披靡，渐渐走向衰落，这也从侧面印证了李存孝的重要性。
另外，野史里还有一些关于李存孝的传奇典故，比如传统戏剧《飞虎山》《十三太保》中，都有李存孝的身影，讲述他被李克用收养、征战四方、被构陷致死的传奇一生，千百年来被广为流传。还有传闻，李存孝死后，他的墓地在山西太原，当地百姓为了纪念他，常常去墓地祭拜，称他为“飞虎将军”，以此缅怀这位五代第一猛将。
正史里的李存孝，是一个“李克用养子、五代猛将、有顶级美誉”的刻板形象，只留下寥寥几笔记载；但野史里的李存孝，才是有血有肉的真人——他天生勇猛却不鲁莽，忠诚不二却不懂权谋，重情重义却不懂得防备他人。他的一生，既有单人独骑破千军的高光时刻，也有被人构陷、含冤而死的悲壮结局；既有被李克用宠信的殊荣，也有遭人嫉妒、孤立无援的憋屈。在五代那个战乱纷飞、人心叵测的乱世里，李存孝用自己的勇猛，留下了“王不过项，将不过李”的传奇，却也因不懂权谋，落得个车裂处死的悲惨下场，成为乱世里最令人惋惜的悲情猛将。
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