中宗復位后，因為他是武三思的女婿，獲罪貶為郢州司馬。玄宗開元中葉，提升為兵部郎中、鴻臚少卿。他性情恬靜沉默，不愛交朋結友，雖然迅速登上臺省高位，人們還沒有認可他，后來因為稱職，輿論才變為推崇。
玄宗李隆基準備到泰山祭祀天地，中書令張說認為玄宗巡視東方，京城空虛，擔心北部異族乘機暗中生事，商議要增加軍隊防守邊境，召見裴光庭參與研究，裴光庭回答說：“到泰山祭祀天地，是報告功業圓滿。功業圓滿，就是恩德遍布天下，百姓全都安樂，萬國全都歸附。
如果準備報告功業圓滿卻擔心異族作亂，就不是顯示恩德遍布天下；大動兵眾，用來防備意外變故，就不是使得百姓安樂；正想讓各國同來朝見，但疑惑異族有叛亂野心，不是安撫屬國的做法。在這三個方面，就使得到泰山祭祀天地名不副實了。并且在各屬國之中，突厥是最大的，它進獻財物同我朝交往，希望建立友好關系已有幾年了，如果派遣一名使者，請它的大臣到泰山去朝見皇上，一定會愉快地服從命令。突厥接受詔令，那么各個屬國的首領必然一塊兒前來，我們不必采用軍事措施，就不再會出事了。”張說說：“好，我沒有考慮到這些。”
于是向玄宗稟奏，采用了裴光庭的策略，突厥果然派遣使者前來朝拜。
從泰山回來以后，裴光庭升任兵部侍郎。過了很久，被任命為中書侍郎、同中書門下平章事，兼任御史大夫。后來改任黃門侍郎，授予侍中，兼任吏部尚書、弘文館學士。撰寫《搖山往則》、《維城前軌》兩篇文章進獻給玄宗。玄宗親手寫詔贊揚嘉獎，詔令皇太子、各位親王到光順門會見裴光庭，感謝他用這兩篇文章勸諫的心意。裴光庭還推薦壽安丞李融、拾遺張琪、著作佐郎司馬利賓到弘文館供職，撰寫《續春秋經傳》，從戰國到隋朝，呈遞奏表請求玄宗寫“經”，裴光庭等人作“傳”。這部書很長時間沒有寫成。當時有人建議唐朝應當屬于“金德”，中書令蕭嵩請讓所有官員都參加討論。裴光庭認為國家符命載入史冊昭示天下已經很長時間了，不能更改，多次稟奏請求停止討論。開元二十年(732)，封為正平縣男。當初，懂星象的人講，天象出現異常征兆，對大臣不利，請求舉行祭祀消除災禍。裴光庭說“：假使災禍可以通過祭祀消除，那么富貴壽命就可以通過祈禱得來了！”輿論認為他懂得了天命。去世時，五十八歲，追認為太師。
從前，吏部尋求人才不局限于資歷考核，獎勵提拔只論他的才干，常常得到賢德的人委任官職，讀書人也就自己發奮。以后考官的讀書人眾多，一心致力于趨炎附勢追名逐利，評品人才授予官職又違法背理。裴光庭要扭轉這種局面，沿用他父親裴行儉創造的長名榜，就是依照資格，不論優秀不優秀，一概根據資格考核擬議官職；同時把選拔時間縮短為正月一個月。委任門下省主事閻麟之專門主管審定吏部、兵部六品以下文武官員任命名單，凡是閻麟之裁決的，裴光庭都同意，當時的順口溜說：“麟之一開口(說出意見)，光庭就動手(下筆批準)。”他一向和蕭嵩意見不一，等他一死，蕭嵩就奏請玄宗將這些一概停止，裴光庭推薦的人，全部趕出京城去任地方官。博士孫琬由于裴光庭依照資歷用人，不合激勵原則，擬贈謚號為“克平”，時人認為是迎合蕭嵩的心意。玄宗得知后，特地賜給謚號為“忠憲”，詔令中書令張九齡為他撰寫碑文。
裴光庭的兒子名稹，靠先輩功勞當官，連續升任為起居郎。開元末年，壽王李瑁由于母親得到寵愛，玄宗打算立他為太子，裴稹陳述晉獻公太子申生、漢武帝太子劉據的悲劇來勸諫，玄宗改變態度表示歉意，詔令授予給事中官職。裴稹說“：陛下堵塞聽取勸諫的途徑，時間很長，現在我勸諫了一句話就承蒙特別恩寵，那么勸諫的人就會越來越多，拿什么獎賞他們呢？”玄宗認為他的辭讓很好，就沒有提升他的官職。不久授予祠部員外郎，去世了。裴稹的兒子名倩，別名容卿，曾任信州刺史。鼓勵百姓開墾荒地兩萬畝，根據他的政績品行賜于金魚袋和紫服，接替第五琦任度支郎中。
去世，謚號為“節”。裴倩的兒子名均。
裴均別名君齊，參加明經科考試中選任諸暨縣尉。多次聽從州府征招辦事，性情固執，以才干聞名。張建封鎮守濠、壽二州，上表朝廷請求任命裴均為團練判官。當時，李希烈憑借淮、蔡二州叛亂，張建封抵御叛軍，裴均當他的參謀助手。因為立功授予上柱國頭銜，繼承正平縣男爵號。改任膳部郎中，提升為荊南節度行軍司馬，接著任命為荊南節度使。劉辟叛亂，先騷擾黔州、巫州，進逼荊州、楚州，鞏固地盤，裴均派遣精兵三千人，迎頭痛擊叛軍，叛軍一見勢頭就逃跑退卻?；鼐┤螜z校吏部尚書。
當初，裴均和崔太素一同侍奉太監竇文場，崔太素一次清晨去看望竇文場，被引進臥室，自以為竇文場對他感情深厚，慢慢看到后邊的床上有個頻頻伸展肢體的人，原來是裴均。德宗李適認為裴均擔任的是個地方軍事長官節度使，想提升他當宰相，諫官李約呈遞奏疏指責裴均是竇文場的養子，不能讓他玷污宰相的稱號，就作罷了。
憲宗元和三年(808)，入朝任尚書右仆射，兼任度支。每月初一上朝按冊點名、給予文書、傳遞印信，都是尚書郎辦理，四品五品的文武官員、郎官、御史在堂前階下對他行拜禮，御史中丞、左右丞登上臺階回拜，人們認為禮儀過于隆重。
很快被授予檢校左仆射、同中書門下平章事，任山南東道節度使，連續封到郇國公爵位。用財物結交有權勢受寵幸的人，任將相共十多年，享樂放縱沒有節制。去世，六十三歲，追認為司空。
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