元夜闹京师事件震惊朝野，影响极为恶劣。不但与段氏关系密切的高辅引咎辞职，远在太原的段思廉也面临着一场巨大的考验。正月十六日朝会后，朝廷很快组成了由景廉、杨师道、黄演为首的调查组，并配备虎牙郎将宋老生的一万精兵，于二十日完成准备，浩浩荡荡，兵发太原。途中又抽调了潼关守将桑显和所部万人，由风陵渡过黄河，二十二日抵达河东郡郡治蒲城（今山西永济）。
景廉一到便传讯了担任河东郡丞的段宇璜，几经盘问，确认他对于邙山兵变和元夜之乱都是后来才得知消息，事先全不知情。况且其妻儿均在郡城，没有任何异动，也就不予逮捕，只是暂停职务，命其闭门思过，等待朝廷处分。
有了段宇璜的先例，并结合段思廉平素谨慎的为人，景廉不难预见，太原的调查结果很有可能也是毫不知情。但空穴不来风，事出必有因，如果不是做贼心虚，段婉曦等人何必一发觉朝廷调查的迹象便敢于豁出段氏声誉，强行出逃？真正的忠臣，别说用羁留这种温和的方式调查，就是身陷囹圄，大刑伺候，也完全经得起考验。如此看来，段思廉纵然不知情，也不能排除他谋反的嫌疑。虽然朝廷诏命的只是调查段思廉与元夜之乱的关系，但事关社稷安危，决不能把目标只放在这个问题上，也不能超越诏命的授权而公然调查谋逆大罪。最好的办法，就是以本案为引，投石问路，观察和试探段思廉的反意。
景廉确定了思路，便决定投出他的第一颗石头，命宋老生率两万大军先期进驻临汾，控制了太原通往两京的交通要道，并大造声势，摆出一副进军太原的姿态，以观察段思廉的反应。他和杨师道、黄演率其他随从和卫队随后缓缓而进。直到正月十三日，也就是段婉曦一行渡河北上的同一天，才抵达临汾。
宋老生部的突然开进，令郡守刘弘毅感到十分意外。他对元夜之事同样毫不知情，在得到消息后也为段思廉的处境深感忧虑。朝廷派使者责问是意料之中，但派大军北进同样打了他一个措手不及。宋老生进驻，他曾前往慰劳，并探问来意。宋老生自然不可能提供有什么有价值的信息——别说他根本不知道景廉葫芦里卖的什么药，就算知道，也不可能透露给自己的。
然而，刘弘毅到底是刘弘毅，他从宋老生大造声势却按兵不动、景廉一行缓慢来到这两个看似不相干的迹象上敏锐地察觉出了景廉的试探之意，提前做好了准备。面对景廉有意识的试探询问，将段思廉在河东治军为政的各项举措坦诚汇报，唯独对涉及主观动机的判断，自然是没有证据不敢妄言，巧妙地将皮球传回景廉手中。景廉在反复观察之后，抓不到任何把柄，只得继续动身北上。
景廉一到太原，便命宋老生率部接管了城防和军营，并先找王威、高君雅二人了解段思廉主政太原以来的动向，特别是邙山兵变和元夜之乱以来的最新动态。段思廉的韬光养晦之策何等高明，公务从来都与他们商量着办，堂堂正正，从不隐瞒；至于私底下的勾当，连其幕僚集团的外围成员们都严格保密，岂能让这两个监视者得到他们想要的秘密？更何况高君雅刚刚在讨伐刘茂忠叛乱的战争中吃了个大败仗，马邑没收复，反而被刘茂忠趁势夺取了雁门郡，晋北全部沦陷，身上正背着沉重的战败责任和上级处分，哪有功夫管段思廉的闲事？
从王威、高君雅那里仍然得不到任何有价值的线索，景廉只得打出最后一张牌，直接同段思廉展开面对面的交锋。
“元夜之变，汤公一子二女伙同瓦岗众人，蓄谋作乱，杀伤官军，殃及百姓，汤公有何话说？”
段思廉颤抖双手，喘着粗气，看完景廉呈给他的事故奏报，已是双目通红，青筋暴起，悲愤交加地把奏报往地上一摔，转身取下壁上宝剑，拔出鞘便往颈中抹去。
“大将军！”在场的部将长孙顺德和几个侍从急忙冲上去抱住段思廉，奋力夺下剑来，哭着劝道，“国家危亡之际，大将军岂可自戕性命，弃天下于不顾？”虽然救下了段思廉一命，毕竟慢了半拍，锋利的剑刃还是在段思廉脖子上留下了一道血痕。
段思廉痛心疾首，放声大哭道：“段氏出此不肖子孙，吾尚有何面目立于天地之间？”
景廉等三人见状，也被段思廉如此突如其来的激烈举动震惊了。他不排除段思廉作秀的可能，但事情发展到这一步，他却没法在众目睽睽之下，把恶人的角色演下去，只能站出来暂时圆场：“吾等此来，只为查清公明与此案有无关联，以明赏罚，决不株连无辜。公当以社稷为重，切勿自责而轻生。”
段思廉这才渐渐地冷静下来，泣道：“子不教，父之过也！思廉世受国恩，肩负守土之责，子女竟作此大逆不道之事。孤教养无方，所犯罪责，愿一力当之，并无怨言。”说罢向景廉跪了下来，免冠顿首，一副听候处分的样子。
景廉正色道：“冤有其头，债有其主。岂有父母代子女受过之理？汤公请起！”硬是和杨师道、黄演把他从地上拉了起来，让他在右首席上坐下，三人在左首席上也坐了。景廉道：“吾等奉朝廷钧命，质询案情，公明如实作答即可，不得有掩饰、虚诓之词。知否？”
段思廉擦了把泪，答道：“思廉自当知无不言，不敢隐瞒。”
杨师道展开笔墨，开始记录双方的问