五月初二，窦建德统帅全部人马，擂鼓鸣号，向虎牢前进，要和唐军决战。大军前后相连，长达二十多里。窦建德列好阵势以后，唐军却不出战。从早上等到中午，士卒又饥又渴，有的人索性坐了下来，有的人在弄水喝。

窦建德上李世民的当了，李世民是故意用这种办法消磨夏军士气的。看到夏军已经疲乏，阵势有些松动以后，李世民才突然率领精锐，向夏军发动猛烈的攻击。

这时，窦建德的大臣们正在朝拜他，仪式还没有结束。看到唐军到来，那些文臣们不比武物吓得乱哄哄地往夏王身边挤。窦建德命令骑兵出敲迎敌，可是，因为有大臣隔着，没法冲过去。窦建德急忙挥手让大臣们赶快退下去。大臣们看到刀砍枪刺，霎时人头落地，没了主意，东钻西跑,闹得窦建德碍手碍脚，指挥不灵，军队不能及时调动，失误了战机，十分被动。但是，夏军仍然奋勇争先，拚死战斗，整个战场，杀声动地，尘埃遮天。然而，局面已经无法扭转，最后还是被唐军打败了。窦建德受伤落马，被唐军俘虏。求面虎牢之战以后，唐军立即西上，回师消灭王世充。李世民把窦建德和王现、长孙安世等装在囚车上，拉到洛阳城下，叫王世充看到，窦建德的十几万大军已经被彻底消灭，只有投降，再没有别的出路了。李世民又放长孙安世回去，让他详细述说窦建德大败的情形，劝王世充投降。

五月九日，王世充率领部下两千多人，到唐军营中投降。王世充见了李世民，吓得跪在地上，满头流汗。李世民讽刺他说:“您不是经常说我是个小孩子吗?今天为什么见了小孩子却这么恭敬呢?”已经到了这个地步，王世充只有磕头请罪，还有什么可说呢!

李世民这次东征，一箭双雕,俘虏了窦建德，打败了王世充，把势力扩展到河南和河北。这样，唐朝的基础就更加巩固了。

窦建德被俘虏两个月之后，他原来的部下推刘黑闼为首，再度起兵反抗唐朝，半年之间，就又恢复了窦建德过去占领的地方，给了唐朝很大的打击。这年年底，李渊文派李世民等，率军前去***刘黑闼。这时唐朝的基础已经稳固，就全国来说，刘黑闼居于劣势，不能持久。六二二年三月，李世民***了刘黑闼起义军，再次占领了河北。