北周大定元年（581年），北周随国公杨坚篡位，立国为隋，是为隋文帝，改元开皇。同年十二月，高丽王高阳（即平原王高汤）遣使朝贡，杨坚授高阳大将军、辽东郡公，改封高丽王。从这以后，高句丽遣使纳贡不绝。
开皇九年（589年），隋灭陈统一中原。平原王高汤怕祸事临头，积极练兵积粮，为守拒之策，引起隋文帝的不满，在给平原王高汤的玺书中的语气是相当的不客气，语带威胁说：“朕受天命，爱育率土，委王海隅，宣扬朝化，想使圆首方足，各遂其心。王每次遣使人，岁常朝贡，虽然称藩附，诚节未尽。王既人臣，须同朕德，而乃驱逼靺鞨，固禁契丹。诸藩顿颡，为我臣妾，忿善人之慕义，哪里有毒害之情深乎？太府工人，其数不少，王必须之，自可闻奏。昔年潜行财货，利动小人，私将弩手，逃窜下国。难道只是修理兵器，意欲不臧，恐有外闻，故为盗窃？时命使者，抚尉王籓，本欲问彼人情，教彼政术。王乃坐之空馆，严加防守，使其闭目塞耳，永无闻见。有何阴恶，弗欲人知，禁制官司，畏其访察？又数遣马骑，杀害边人，屡驰奸谋，动作邪说，心在不宾。朕于苍生，悉如赤子，赐王土宇，授王官爵，深恩殊泽，彰著遐迩。王专怀不信，恒自猜疑，常遣使人，密觇消息，纯臣之义，岂若是也？盖当由朕训导不明，王之愆违，一已宽恕，今日以后，必须改革。守藩臣之节，奉朝正之典，自化尔藩，勿忤他国，则长享富贵，实称朕心。彼之一方，虽地狭人少，然普天之下，皆为朕臣。今若黜王，不可虚置，终须更选官属，就彼安抚。王若洒心易行，率由宪章，即是朕之良臣，何劳别遣才彦也？昔帝王作法，仁信为先，有善必赏，有恶必罚，四海之内，具闻朕旨。王若无罪，朕忽加兵，自余藩国，谓朕何也！王必虚心，纳朕此意，慎勿疑惑，更怀异图。往者陈叔宝代在江阴，残害人庶，惊动我烽候，抄掠我边境。朕前后诫敕，经历十年，彼则恃长江之外，聚一隅之众，昏狂骄傲，不从朕言。故命将出师，除彼凶逆，来往不盈旬月，兵骑不过数千，历代逋寇，一朝清荡，遐迩乂安，人神胥悦。闻王叹恨，独致悲伤，黜陟幽明，有司是职，罪王不为陈灭，赏王不为陈存，乐祸好乱，何为尔也？王谓辽水之广，何如长江？高丽之人，多少陈国？朕若不存含育，责王前愆，命一将军，何待多力！殷勤晓示，许王自新耳。宜得朕怀，自求多福。”
高汤得书之后，心中惶恐大惧，连忙遣使上表谢罪。不久，高汤就病死了，这一年是开皇十七年（597年）。同年，高汤之子高元即位，是为婴阳王。隋文帝遣使拜高元为上开府仪同三司，袭爵辽东郡公，高丽王。
开皇十八年（598年）二月，高句丽王高元，率领部众一万余入侵隋朝辽西，被营州总管韦冲打退。隋文帝得知后非常愤怒，任命汉王杨谅、上柱国王世积同为行军元帅，统率水陆三十万大军征伐高句丽。汉王杨谅率军从临渝关出塞，正碰上连日大雨，后方粮草运不到，军中缺乏食粮，又遇到了疾疫流行。水军从东莱渡海向平壤城前进，途中也碰上了大风，船只多被吹散沉没。隋军被迫还师，兵士损失十分之八九。虽师出无功，但也起到了敲山震虎的作用。高元也很害怕，派遣使节向朝廷谢罪认错，上表称“辽东粪土臣子高元”，隋文帝一看高元服软，也就消了气，于是下令罢兵。
隋文帝死后，隋炀帝即位。隋炀帝在位期间，隋朝国力已达极盛之顶点，共有一百九十个郡，一千二百五十五个县，八百九十多万户；国土东西长九千三百里，南北一万四千八百一十五里。不过，他不是个安分的主儿，自即位以来，大造宫室，修建大运河，四处巡游，搞得大隋是国困民乏。这不，隋炀帝又到东突厥启民可汗这儿来夸示富强来了。发现高句丽使者藏在突厥。想起高句丽屡屡不听教诲，高昌王、突厥可汗都来朝觐见，就你高句丽王不来，摆明是不把我炀帝放在眼里。黄门侍郎裴矩对炀帝说：“高句丽本是西周时箕子的封地，汉、晋时代都是中国的郡县，如今却不称臣，成了一个国家。先帝很长时间就想征伐高句丽，但是由于杨谅无能，以致师出无功。陛下您君临天下，怎能不征伐它，而使文明礼仪之境，成为荒凉野蛮的地方呢？今日启民举国归化中国，可以趁他恐惧时，胁迫高句丽遣使入朝。”一番话说得隋炀帝心头大快，便下诏让高句丽王亲来进贡，否则，将率领启民去巡视高句丽的国土。高句丽王高元虽很害怕，但还是不来，藩礼颇缺。炀帝大怒，于大业七年（611年）二月下诏讨伐高句丽。这封诏书成为大隋帝国灭亡的导火索。
隋炀帝命幽州总管元弘嗣到东莱海口造船三百艘，官吏们督促工程，工匠、役丁们昼夜站立在水中，自腰以下都生了蛆，死者有十分之三、四。原先，隋炀帝下诏征发天下兵卒，无论远近，俱会于涿郡。又征发江淮以南的水手一万人，弩手三万人，岭南排镩手三万人。令河南、淮南、江南等地制造兵车五万辆送往高阳，以装载衣甲幔幕。征发河南、河北民夫以供军需。征发江、淮以南民夫以及船只运输黎阳和洛口各粮仓米至涿郡，船只首尾相连绵延千余里。载兵甲及攻取之具，往还于道数十万人，拥挤于道，昼夜不停。死者相枕，臭秽盈路，天下骚动。
由于征发大量人丁运送物资，导致耕稼失时，田地多荒，东北之地斗米数百钱。而官吏贪残，借机鱼肉百姓，百姓困穷，财力俱竭，官逼民反，于是始相聚为群盗。
先是邹平王薄拥有部众占据长白山，自称知世郎，宣扬世事已可知。王薄又作《无向辽东浪死歌》来劝说百姓，逃役之人大多都去投奔王薄。
紧接着平原刘霸道、漳南窦建德等人相继起事，一时之间群盗蜂起，不可胜数，徒众多者至万余人，攻陷城邑。都尉、鹰扬郎将与郡县互相配合追捕盗贼，随获斩决，但是都没能禁止。
大业八年（612年）正月，隋炀帝第一次征高句丽。左十二军出镂方、长岑、溟海、盖马、建安、南苏、辽东、玄菟、夫余、朝鲜、沃沮、乐浪等道；右十二军出粘蝉、含资、浑弥、临屯、候城、提奚、蹋顿、肃慎、碣石、东、带方、襄平等道。人马相继不绝于道，总计一百一十三万三千八百人，号称二百万，民夫两百多万。日遣一军，相去四十里，连营渐进；四十天才发兵完毕，首尾相继，鼓角相闻，旌旗相连九百六十里。御营之内有十二卫、三台、九省、九寺，分别隶属内、外、前、后、左、右六军，最后出发，连绵八十里。出师情景，近古未有。
隋军进至辽水西岸，高句丽并据守辽水。隋军架设浮桥而渡，半渡之时高句丽兵大至，隋军中骁勇者皆争先赴水接战，高句丽兵居高而击，隋军死伤甚众。隋右屯卫大将军、左光禄大夫麦铁杖，武贲郎将钱士雄、孟金叉等皆战死。隋军引兵退回西岸，数日后浮桥造成，隋军依次而渡，双方大战于辽水东岸，高句丽大败，战死者以万计。各军乘胜进击包围辽东城，即汉之襄平城。
诸将将向东进军时，隋炀帝告诫说：“今天我们吊民伐罪，非为功名。不许轻军独进，以致失利败亡。凡是军事进止，皆须奏闻待报，毋得专擅。”高句丽几次出战不利，于是就闭城固守。隋炀帝命令各军攻城，同时又命令诸将，高句丽人若请降，就安抚接纳，不得纵兵劫掠。高句丽人每每在城将要被攻陷时就诈降，将领们奉隋炀帝旨意，不敢擅作主张，先命人飞马奏报隋炀帝，等到答复回来，城中的防守已调整巩固好了，随即高句丽又开始死守。如此再三，隋炀帝仍是不醒悟。因而城池久攻不下，数十万大军困于城下不得进一步。隋炀帝来到辽东城，观察城池形势，见诸军久攻不下，大怒，责备诸将说：“我今来此，正欲观公等所为，斩公辈尔，公今畏死，莫肯尽力，谓我不能杀公邪。”诸将皆惊惧失色。右翊卫大将军来护儿率领江、淮水军，渡海先行，从水路进攻高句丽。距平壤六十里时，与高句丽军相遇，大破高句丽军。来护儿想乘胜进取平壤，副总管周法尚劝阻他，待诸军到达后，一同进攻。来护儿不听，选精锐甲士四万人，直趋城下。高句丽人在罗郭内空寺中设下伏兵，先是出兵与来护儿交战，然后佯败，来护儿率兵追入城内，纵兵俘获抢掠，队伍乱不成伍，这时伏兵大出，来护儿大败，只身逃出，士卒生还不过几千人。
左翊卫大将军宇文述等九路军从泸河、怀远二镇出发，人马供给一百天的粮，而又担负各种装备，每人负担三石以上重量，使人无法承受。宇文述还下令：“士卒有丢弃粮食的斩首！”于是军士们都在幕帐内挖坑把粮草等物埋起来，队伍才走到半路，粮食已经吃尽了。
高句丽大臣乙支文德见宇文述的士卒面有饥色，想让隋军疲乏。每次与隋军交战立即就退走，宇文述在一天之中，七战七捷。宇文述既恃骤胜，于是率军进攻，东渡萨水（今朝鲜清川江），距平壤城三十里处因山为营。乙支文德派使者来诈降，向宇文述请求说：“假若隋军能退兵，就一定让高元去朝见皇帝所在之地。”宇文述见士卒疲惫，不能再战，而且平壤城险峻坚固，估计很难一下子攻破城池。于是结阵还师，高句丽军队从四面八方包抄攻击，宇文述等且战且退。退至萨水，大军争先渡江，高句丽并从后袭击隋后军，右屯卫将军辛世雄战死。于是诸军俱溃，将士们奔逃。来护儿闻知宇文述等人大败，也率军退回。诸军之中唯有卫文昇一军保全。
当初，九路军渡辽河，共三十万五千人，待回到辽东城时，只有二千七百人了。数以巨万的军资储备器械丧失殆尽。第一次征高句丽失败。
大业九年（613年）四月，隋炀帝的车驾渡过辽水，并遣宇文述和上大将军杨义臣率军进军平壤，是为第二次征高句丽。却在这时，杨玄感于黎阳造反。当时围攻辽东城许久不下，隋炀帝遣人做百余万个土袋，用布袋堆积成一条宽三十步、与城墙同样高的鱼梁道，让士兵们登道攻城。他又命人制作八轮楼车，楼车高于城墙，设置在鱼梁道两旁，打算向下射杀城内的人。这时，杨玄感谋反的公文到了，隋炀帝大为惊恐，夜里二更时分，隋炀帝秘密召集诸将，率军撤退。所有的军资器械、攻城之具堆积如山，营垒、帐幕，都原地不动，遗弃而去。兵部侍郎斛斯政平素与杨玄感友善，闻知杨玄感造反，内不自安，逃奔高句丽。隋军不知为什么撤军，以致人人惊惶恐惧，军队部署已乱，各路兵马分离涣散。高句丽虽有察觉，但是不敢出去，只是在城内击鼓呐喊。到第二天中午时高句丽方面才渐渐地派兵出城，四处远近侦察，仍然怀疑隋军佯退。过了两天，出动几千名士兵在隋军后面追踪，但仍然畏惧隋军人多，不敢逼近，两军常常相隔八九十里。快到辽水时，高句丽人得知隋炀帝车驾已过辽水，才敢逼近隋军后部，当时隋军后部还有几万人，高句丽袭击隋军后部，有几千名隋军老弱士兵被杀死。
隋炀帝遣宇文述、卫文升、来护儿、屈突通等讨伐杨玄感。宇文述等人此时不被隋炀帝掣肘，拼命追赶，在皇天原追上杨玄感。双方大战，杨玄感且战且走，一日三败。后来，杨玄感在董杜原列阵，各路人马二话不说，一窝蜂地向前进攻，杨玄感大败，仅率十余骑逃往上洛。杨玄感到了葭芦戍，身边仅有他弟弟杨积善，自知不能幸免，就对杨积善说：“我不能忍受别人的侮辱，你杀了我吧！”杨积善抽刀将杨玄感杀死，又用刀自杀，但未死，被追兵抓住，将他和杨玄感的首级一并送隋炀帝的行营。隋炀帝将杨玄感的尸首处以车裂之刑，在东都闹市陈尸三天，又将尸首剁碎焚烧。
事后，隋炀帝非常气愤：“杨玄感一呼而从者十万，可知天下人不能多，人多就会相聚为盗。不尽加诛，无以惩后。”于是用严刑惩治杨玄感的党羽，牵连者达三万余人。凡是接受过赈济粮米的东都百姓都被坑杀在城南。
大业十年（614年）二月，隋炀帝下诏再次征发全国军队，分百路并进。隋炀帝出行到涿郡，一路之上不断有士兵逃亡。隋炀帝屡屡斩杀叛逃的士兵，但逃亡仍然不止。
当时天下已乱，所征发的士兵多失期不至，高句丽也因几次大战而困顿疲惫，来护儿率军与高句丽战于毕奢城（即卑沙城，今辽宁金县东大黑山）大败高句丽，进逼平壤。高句丽王高元恐惧，遣使乞降，并将斛斯政关在囚车里押送而来。隋炀帝大为高兴，遣使召回来护儿。来护儿不肯奉诏，对部下说：“大军三征，未能平定高句丽，这次回去就不能再来了，劳而无功，此乃耻也。如今高句丽已疲惫不堪，不日可胜。俘获高元，凯旋不是很好吗？”长史崔君肃力争奉旨班师，并吓唬众人：“要是违诏必将获罪。”诸将恐惧，都要求返回。来护儿无奈之下，只得班师。
隋炀帝三次亲征高句丽，皆无功而返，只是在第一次征讨高句丽时，攻克高句丽的武厉逻，在那里置辽东郡及通定镇而已。
极其讽刺的是，隋炀帝班师回朝途中，邯郸贼帅杨公卿率部众八千人抢劫车驾后面的第八队，抢走飞黄上厩马四十二匹而去。由此可见，隋炀帝此时威望大跌。隋炀帝返回长安，征召高句丽王高元入朝觐见，高元不来。隋炀帝大怒，准备再次征讨高句丽，但最后未能成行。
后来，魏征评论炀帝用兵高句丽：“内恃富强，外思广地，以骄取怨，以怒兴师。若此而不亡，自古未之闻也。”魏征此言虽属马后放炮，但也不失为千古定论。
不久，隋炀帝再次巡游江都，此时的大隋帝国已是千疮百孔，各地起义不断，大隋平叛大军疲于奔命。而隋炀帝最后也于江都被宇文化及所弑。