621年五月初一，李世民领兵向北渡过黄河，从南面逼近广武，侦察敌情。
他吩咐部下故意留下一千多匹马在黄河岸边。
让这些战马整个下午在河岸边悠闲地啃吃青草，以引诱窦建德军队。
然后唐军在黑前收拢战马，返回武牢兵营。
窦军侦察兵向窦建德报告：
“唐军营地战马草料用完，不得不在黄河岸边让战马啃吃青草充饥。
气干旱少雨，黄河岸边青草尚且嫩，唐军战马靠啃嫩草根本吃不饱。”
唐军密探回报李世民：
“窦建德军队已探知并相信了我军军营马料用完，准备趁机出兵袭击武牢。”
五月初二，窦建德调齐军队，果然倾巢而出。
窦军从板渚出牛口列阵，北靠黄河，西临汜水，南连鹊山，连绵二十里，擂打战鼓助威行进。
窦建德军队如此声势浩大，排山倒海而来。唐军将领都十分害怕。
李世民领尉迟敬德等，拍马登上一个高岭，勒住马远望敌阵，对众将：
“这帮贼寇从山东起兵，还没碰见过强大对手，如今结成庞大兵阵，却没有纪律，部伍散乱不堪。
他们只是靠着人多，对打仗有什么用处？
我们按兵不动，待他的勇气衰竭。
他们列阵时间一长，士卒都饥饿干渴，势必都想撤退。
到时候我们再追上去攻击，必然会取胜。
我和各位相约，一过正午，我们肯定打败他们。
窦建德轻视唐军，派三百名骑兵渡过汜水河，在离唐营很近的地方收住马蹄。
窦建德骑兵一个领头的将领朝唐军营寨呼喊：
“唐营中如有勇士，请出来决斗！”
他叫了几遍，就见唐军营门打开，走出一员大将，领了二百兵长枪手（长矛）前来应战。
唐军旗帜上写着一个巨大的“王”字，原来领头的是大将王君廓。
王君廓与窦建德军队交战，互进互退，酣战几十个回合，双方不分胜负，各自返回营阵。
王琬骑着隋炀帝骑过的青骢马，他铠甲兵器都明亮夺目，远离阵前向众人炫耀。
李世民素来喜爱优良战马，看见了忍不住：
“他骑的真是匹好马！”
身边的猛将尉迟敬德：
“大帅，待我前去夺来。”
李世民急忙制止：
“怎么能为了一匹马损失一员猛将呢？”
尉迟敬德不听劝阻，拍马跃出营阵，随身只带左右两名骑兵。
他左边高甑生，右边梁建方，三人骑着战马竟追跟在回营的窦建德骑兵身后，直接到达窦建德骑兵阵前。
王琬骑着青骢马，昂然立在马上，他正昂头观看窦兵归营，毫不防备，猛听到一声喝：
“你如今想往哪里走？”
话音未落，王琬身体离开马鞍悬空，他已被别人从马背上抓了起来。
只剩下他的坐骑青骢马，也立即有人牵住了缰绳。
王琬被人提在半空，当时害怕急了，连着大声喊叫：
“快救命啊！”
“快来人啊！”
听着呼救，窦建德军中冲出几名骑兵，扑上来救援。
他们遇见了铁骑黑铁甲护身的唐将，正是手持长槊的尉迟敬德，不由得倒退几步。
尉迟敬德擒住王琬，高甑生牵住宝马，竟安稳无险地跑回到唐军大营。
李世民担心尉迟敬德有闪失，急令宇文士及，领着三百铁骑前出接应。
李世民对宇文士及：
“如果敬德已回，你可领骑兵绕出敌阵，由东面跑回来。
敌人若守阵不动，你也赶快跑回来，不要轻易缠斗。”
宇文士及领计前行，途中迎接着尉迟敬德，见他立功而回，满心替他高兴。
于是趁势前往挑逗敌阵，敌军骑兵争着前来拦截。
宇文士及三百骑兵并不与敌兵缠斗，只是夺路继续向东跑去。
李世民这时观察汜水对岸的窦建德主力大军兵阵，只见这时已有很多窦军兵士，都被头顶上那轮烈日高温炽烤得口渴难忍，争先恐后跑到河里，站在齐腰深的汜河水里，用双手捧水喝。
那些喝了水的就随意坐在阵前歇息。一个个精神懈怠，场面混乱懒散。
李世民于是对众将喊道：
“贼兵已经松懈。
立即开始攻击！
千万别耽误时机！”
李世绩、程咬金、秦琼等，一听将令，便立即出马先校
李世民也不愿落后，拍马前往。
随后众兵将依次跟随，趟水渡过汜水河，直接捣击窦建德大军兵阵。
因为此时已经过晌，窦军全军都没有吃午饭。
窦建德正在召集众将群臣在野外召开大会，商议轮流回军吃午饭的事如何安排。
见唐军骑兵突然扑来，众臣众将急忙跑向窦建德，自发地团团围拢起来，用身体护住主帅。
窦建德急忙命令骑兵抵挡唐军，因众臣众将围成巨大一团，挡住了窦军骑兵没法过去迎击唐军。
窦建德又命令群臣众将立即散开，回归各自阵营指挥各自部下作战。
窦军这一聚一散，唐军骑兵已到眼前。窦建德一看形势危急，急忙后靠近依托东面的山坡高地迎战。
李世民瞧见，命将领窦抗绕击窦建德军队。
李世民亲自和尉迟敬德拦杀窦建德骑兵部队。
一阵乱刺乱捣，把敌人骑兵刹得七零八落，尽行散去。
唐军窦抗被窦建德打退，眼看招架不住了。李世民一声大喊冲过去，敌兵纷纷躲开。
唐将李道玄奋勇冲锋陷阵，他径直穿过敌阵，直冲上南面的高坡。
几番杀进杀出，从敌阵杀回时，李道玄身上中的箭象刺猬毛一样插遍全身。
他仍然勇气不减，依然放箭射敌，敌人都应声倒地。
这时他的战马身中多处箭伤，不能再骑。李世民把自己的备用战马送给他，嘱咐他别再杀入敌阵郑
双方激烈地交战，使战场上尘土飞扬，黄尘漫。
李世民率领史大奈、程咬金、秦琼、宇文歆等众将把旌旗卷起来缠到旗杆上。
他们冲入敌阵，又从敌阵而出。李世民命令忽然全部打开唐军旗帜。
窦建德士兵回头看见唐军旗帜旗竟在自家阵后飘扬，都一脸惊愕地相互看，顿时军心崩溃。
唐军追奔三十里，杀了窦军三千多人。
窦建德被唐将用长枪刺中，他带着伤痛逃窜到牛口渚躲藏。
唐车骑将军白士让、杨武威两个人追赶窦建德，一路骑马追来。
窦建德吓得浑身发抖，连骑马都坐不稳。
他正向芦苇林中躲避，已被白士让追上。
白士让一枪刺中他的战马后大腿处，战马疼得嘶叫着一掀身体，立刻将窦建德掀下马来。
白士让挺枪要刺窦建德，窦建德忙摇手：
“别杀我，我是夏王。如果你能放了我，我们共享富贵！”
杨武威也赶上来，下马捉住了窦建德。
白士让不认识窦建德，只是因为见他身披黄金铠甲，身上金光灿烂，猜他不是寻常将领，所以紧追不放。
窦建德怕死自行供认，白士让高忻心花怒放。
他一跃下马，和杨武威一起动手，把窦建德捆绑起来，用备用马匹驮着窦建德，去见李世民。
这番厮杀，窦建德十几万雄兵，被李世军几千唐军打得死的死、逃的逃，还剩五万人没逃得掉当了俘虏。
王世充的大将长孙按世、郭士衡，这次在窦建德军中也被唐军擒住。
李世民收军升帐，查点俘虏。
白士让杨武威奔赴帅帐献功，报告李世民：
“报知元帅！我俩拿住了窦建德！”
李世民大喜，即令把捆绑着的窦建德推进来。窦建德被押到李世民近前，站立不肯下跪。
李世民冷笑一声：
“我讨伐消灭王世充，关你什么事？
你竟然跑出你的领土之外，来与我们交战？”
窦建德无地自容，悔愧交加，没脸正面回答，只好了两句开玩笑的话：
“现在我不自己上赶着来找你，恐怕还得你以后远途赶去攻打我。”
李世民笑了笑，下令把窦建德关进囚车。
然后下令将窦军所有俘虏，全部遣返回乡。
李世民又派将士前往板渚窦建德的临时皇宫查看，发现只剩一座空行宫屹立在燥热的西南风里。
宫里面的人都跑得一个也没有了。
将士返回报告后，李世民领兵押解着窦建德，王世充侄子王琬，王世充的大将长孙安世和郭士衡回到洛阳城下。
李世民用赶马鞭子指着关押窦建德的囚车，抬头往城上喊道：
“王世充，你看看囚车里面是什么人？
这就是来救你的窦建德！
还有你的侄子，你的大将，都在这些囚车里！”
王世充正在城楼上，往下一瞧，果然有四辆囚车，每辆囚车关着一个人。
王世充将信将疑，问道：“囚车内可否是夏王？”
窦建德沮丧地：
“不用问了。是我没错！
我领十几万人来救你，如今我成了囚奴。
你真把我害苦了！”
完就流泪不止。
此情此景，王世充也忍不住在老泪横流。
王世充又看见其余三辆囚车内，分别是自己的侄子、大将，心里更是愁上加愁，痛上加痛。
王世充气恨和伤心交加，眼前一阵发黑，险些儿在城上站立不住，几乎要一头栽下城来。
李世民又对王世充：
“你若不投降，我就要将他们斩首！”
王世充放声大哭，：
“且慢！我应当投降，大王肯允许我免死么？”
李世民喊道：“准你免死！”
王世充乃下城，召集众将商议。
有的不如逃走，有的不如死战，有的：
“我们依赖的是夏王窦建德，如今夏王己被俘。
我们就算是全力突围，最终成功不了。”
这时长孙安世，由唐军放回城中，力劝王世充出城投降。
王世充于是改穿白色衣服，率领百官群臣，共二千多人，开城门迎接唐军。
李世民按礼节接受他们投降。
王世充俯下身子磕头谢罪，他低着头，前额脸上汗水顺着下巴不停地往下滴。
李世民道：
“你以为我是个刚二十岁的孩子，如今见了我这个孩，你为什么又这么恭敬？”
王世充再叩头谢罪。
于是李世民先分派一部分人进城，分别把守市面商铺，禁止有人趁乱骚扰抢掠，没有一人敢违犯禁令。
五月初十，李世民进入洛阳宫城。
李世民命令房玄龄先进入洛阳宫城中书省、门下省，收集隋朝的地图、户籍、制文诏书。
但这些已被王世充命人销毁，几乎没有找到什么。
李世民又命令萧瑀、窦轨等人封存隋仓库，清点查收金钱布帛，分赐给唐军将士们。
唐军奉命拘押了罪行特别大的十几名王世充同党，他们是：
段达、王隆、崔洪丹、薛德音、杨汪、孟孝义、单雄信、杨公卿、郭什柱、郭士衡、董睿、张童儿、王德仁、朱粲、郭善才等。
把他们都绑着押到洛河岸边，全部砍了头。
老百姓最恨朱粲，观看行刑后，争着弯腰捡拾瓦片石头，然后用力扔出瓦块石头，投掷击打朱粲尸首。
不大一会儿，朱粲尸身上的石头瓦片就堆成了山一样。
李世民有个手下将领叫李世，因为都是出身瓦岗，他和单雄信感情很好，发誓同生共死。
等到平定了洛阳，李世对李世民单雄信骁健无敌，李世请求用自己全部官爵来赎单雄信的命。
李世民不准许。李世再三请求，仍不准许。
李世心情痛苦地退出帅帐。
李世去见关押着的单雄信，哭着对单雄信：
“大哥，我求过我家主帅了，没有求成。”
单雄信对李世：
“我早知道你办不到这事啊。”
李世：
“我不惜余生，和兄长一同死，但是我既然把这条命献给了国家，事情就无法两全。
况且我死了以后，谁来照护兄长你的妻子、孩子呢？”
李世于是割下自己大腿上一片肉，让单雄信吃下。
李世：
\\\"让这块血肉随兄长化为尘土，也算不辜负当年的誓言吧！”
行刑时辰到，单雄信连同那十几个罪犯一同被斩首。
李世民命令把拘押的韦节、杨续、长孙安世等十几个人连同王世充、窦建德一起押送长安。
唐军打开洛阳监狱，把没犯罪就被王世充关押的老百姓一律释放。
窦建德妻子曹淑贞，夏国左仆射齐善行领一百多名骑兵逃回洺州（邯郸）。
这些残余部众打算立窦建德的养子为王，齐善行力排众议，最后带领百官携带夏国传国八玺降唐。
621年七月，李世民奏凯歌率大军回师长安。
唐军部队前部和尾部各安排一支乐队演奏欢庆乐曲，沿途老百姓闻鼓乐之声而奔走相告，一路上都有百姓夹道欢呼。
李世民共率铁骑一万匹，铠甲兵士三万，返入长安。
然后将窦建德、王世充牵押到太极殿阶下，听候李渊给他俩定罪发落。
李渊上殿，先召入王世充。
王世充跪在台阶下，三次高喊万岁，磕了好几个响头。
李渊：
“你这个人残暴狠毒，我早就知道。
最可恨你杀我降臣李公逸、张善相！
不将你正法，无以慰籍忠良怨魂。”
王世充又磕头：
“我的罪固然该杀，但秦王已答应不杀我了。”
秦王李世民就在李渊身边，李渊看了一眼李世民：
“你过这句话么？”
李世民：“我确实这样过。”
李渊于是下诏令，将王世充贬为庶人，流放巴蜀。
再召窦建德进殿。窦建德虽然下跪，却不象王世充那样哀求。
李渊斥责窦建德违背盟约，不该援助王世充这个残害百姓的奸邪恶霸。
窦建德听镣头无语。
于是李渊命令把窦建德继续关押。
过了两，李渊下了一道诏令，命令把窦建德押到长安东市刑场斩首示众。