每次作战，李世民都亲自披上黑甲率领他们作为先锋，乘机进击，所向披靡，令敌人畏惧。行台仆射屈突通、赞皇公窦轨带兵巡行营屯，突然与王世充遭遇，交战失利，秦王李世民带领黑甲队救援，王世充大败，唐军俘获王世充的骑将葛彦璋，俘虏歼灭了六千多敌人。王世充逃跑回城。[2]王世充的太子王玄应率领几千人，从虎牢运粮到洛阳，李世民派遣将军李君羡截击，大败王玄应的运粮军，王玄应只身逃脱。
李世民派宇文士及回朝上奏请求进军包围东都洛阳，李渊对宇文士及说：“回去跟你们秦王殿下说：这次攻打洛阳，不获全胜，决不收兵，攻陷东都之际，隋朝皇室的车驾仪仗、图书簿籍以及器械，除去各人所必须的，就都委托你收集起来，其他的男男女女玉器布帛，都用来分赐给将士们。”辛丑（十三日），李世民将军营转移到青城宫，尚未修好壁垒，王世充就率二万兵马从方诸门而出，凭借旧马坊的墙垣沟堑，靠近水抵御唐军，唐诸将全都惊慌。
李世民让精骑在北邙山列阵，自己登上北魏宣武帝陵观察郑军，对身边的人说：“贼子的处境已窘迫了，倾巢而出，想侥幸打一战，今日打败他，以后他再也不敢出战了！”李世民命令屈突通率领五千步兵过谷水进击王世充，并告诫屈突通道：“军队一交锋立即放烟火。”待到起烟，李世民带领骑兵向南冲击，身先士卒，与屈突通汇合兵力奋力战斗。
李世民想了解王世充军阵兵力分布情况，率几十精锐骑兵冲入敌阵，一直冲到敌阵背后，不可阻挡，杀伤很多敌人。不久因长堤所限，李世民和众骑兵走散唯有将军丘行恭跟随着李世民，几名王世充的骑兵追上来，李世民的坐骑中箭倒毙。丘行恭调转马头向回骑，射击追赶的郑兵，箭无虚发，追兵不敢向前。于是丘行恭下马将自己的坐骑让给李世民，自己在马前步行，手执长刀跳跃大喊斩杀几人，冲出王世充军阵，得以回归唐军大部队。
王世充也率领部下殊死战斗，军队几次三番打散后重又集合起来，从上午七八点钟直到中午，王世充的军队才退军。李世民挥军追击，直到城下，俘虏歼灭了七千人，于是包围了洛阳。唐骠骑将军段志玄奋力与王世充的士卒交战，深入敌阵，坐骑倒下，段志玄被王世充的士兵俘获，两名骑兵夹着他并抓住他的发髻，准备过河，段志玄奋勇跳起，那两名骑兵都掉下马来，段志玄骑上马奔回唐军，后面有几百名骑兵追赶，但不敢靠近。
二、唐围洛阳李世民包围了洛阳宫城。城中王世充的防御十分严密，大炮可以射五十斤重的石头，投出二百步远，有八个弓的弩，箭杆像车辐，箭镞如同臣斧，可以射五百步远。李世民四面攻城，昼夜不停，十几天未能攻克。城中先后有十三个人想以城倒戈应唐，均没有来得及发动就被杀死。唐军将士都疲惫不堪想回关中，总管刘弘基等人请求班师回朝，李世民说：“如今大举而来，应当一劳永逸。
洛阳以东的各州已望风归服，唯有洛阳一座孤城，其势已不能持久，成功在即，怎么能放弃而回朝呢？”于是下令全军：“洛阳不破，决不回军，再有胆敢提起班师的一律斩首。”众人才不敢再提班师一事。李渊听说后，也下密敕让李世民还军，李世民上表说明洛阳必定可以攻克，又派参谋军事封德彝回朝面陈军前形势。封德彝对李渊说：“王世充得到的地方虽然多，但都不过是略有联系的部属，实际号令所能管辖的只不过洛阳一城而已，他已经智尽力穷，克城之日就在近期之内。
现在如果回师，他的势力就会重新振作起来，再加上各地互相联合，以后想要消灭他就难了！”于是李渊听从李世民的建议。李世民写信给王世充，晓以祸福利害，王世充没有回复。午（三十日），王世充的郑州司兵沈悦派人到唐左武侯大将军李世处请降。唐左卫将军王君廓夜晚带兵攻击虎牢，沈悦作内应，于是唐夺取了虎牢，抓获了郑国的荆王王行本及其长史戴胄。
三月，唐军在洛阳城外挖沟筑垒困守。洛阳城内缺粮，一匹绢才值三升粟，十匹布才值一升盐，服饰珍玩，贱如土芥。百姓把草根树叶都吃光了，就一起澄取浮泥，放入米屑作成饼吃，食后都得病，身体肿胀脚跟发软，饿死的人交错着倒在路上。当初皇泰主迁百姓入宫城时，有三万家，到这时不足三千家。就是地位高贵的公卿，这时连粗糠都吃不饱，尚书郎以下官吏，需自己亲自参加劳动，还往往饿死。
