公元年（武德三年）7月，李渊命唐军统帅、次子李世民带兵出关，攻打王世充的都城洛阳。

这时河南境内大部分郡县已经归附唐王，中心城市洛阳已成了一座孤城。

走投无路的王世充，立刻派出轻骑，向另一个正在争夺中原霸主的窦建德求援。

窦建德也有自己的如意算盘，他准备先跟王世充合作，双方联手击败唐兵，然后再找机会，消灭已经实力羸弱、处于惊弓之鸟的王世充，进一步夺取天下，成就万世霸业！

公元年（武德四年）3月，窦建德应邀出兵，亲自带领10万大军（号称30万）进军成皋（今河南荥阳汜水镇）。

在这紧要关头，李世民先行一步，亲自带领人的亲军出击，抢先占据要害之地武牢，着力阻击窦建德军的进攻。

两军对垒时，由于窦建德不听部下提出的“稳扎稳打”的正确意见，认为自己兵力强大，完全可以碾压小小的唐军，就贸然行动，想一举拿下武牢这个关口，接着继续前进，把唐军全部消灭，或者赶出洛阳周边地区，结果欲速则不达。

深有谋略的李世民，客观分析了敌我双方的实力和战场形势，决定先打一场防御战，以逸待劳，不准备硬碰硬。他沉着应战，命令部下顽强防守，并不主动出击！

就这样，双方相持了1个月，窦建德的队伍没能拿下武牢，也没能越过武牢周边。

这一次，窦建德的队伍是贸然出征，以为10万对，能够速战速决，就没有带多少粮秣，后勤补给不济，内部很快就出了问题，士兵吃不上饭，甚至在野外遮风挡雨的条件都没有，士气低落，军纪涣散，逃兵四起，自己内部就乱成了一锅粥。

李世民看准机会，倾其兵力，乘机发动猛烈反击。窦建德军的10万大军，已经完全失去战斗意志，根本不想抵抗，队伍纷纷败退。混战之中，窦建德本人不但没能冲出乱圈，还身受重伤，被唐军俘虏。

在一旁等候“好消息”的王世充，感到大势已去，也被迫向唐朝投降。于是，李世民占领了洛阳，河南战事随之结束。

武牢战役，唐军打败了窦建德的10万大军，可谓天下奇闻。由此一战，唐朝便取得了对中原、河北的绝对统治权。

此后不久，窦建德旧部在刘黑闼的领导下，从漳南发动起义，建号东汉王。由于刘黑闼多次击败唐军，势头很盛，唐高祖只好再次派李世民东征。公元年（武德六年）1月，刘黑闼也战败，英勇就义。

刘黑闼起义失败后，杜伏威部将辅公柘率领淮江起义军在丹阳反唐，后来也被唐军击败牺牲，江南、淮南从此归于唐朝管辖。