唐初统一战争期间，规模和声势最大的一次战役，是平定刘武周结束以后，秦王李世民指挥的对王世充包括窦建德的征讨。这次战役，历时十个月，前八个月重点是攻打王世充，后两个月主要是镇压窦建德的势力。
唐郑相争
李渊父子攻占西都长安以后，也想进一步谋图东都洛阳的。武德元年（618年）正月，命李建成为左元帅，李世民为右元帅，督诸军十余万人，直奔东都。四月，进军至东都，扎营于芳华苑，但无法入城。李世民提出：“我们平定关中不久，根基还不牢固，即使得到了东都，也不能守住！”于是，引军而还。李世民预料部队撤退时，隋军会来追击，就在三王陵设下埋伏。果然，隋将段达率一万多人追来，遇上伏兵，被打得大败而逃。后来，唐王朝为了对付主要的对手薛举父子，调秦王李世民到陇右抗击，就无暇东顾了。直到打败了刘武周，解除了东北侧面的威胁，也就是平定刘武周结束后不久，才把战争的重点转移到关东地区，以对付并消灭王世充。武德三年（620年）七月一日，高祖下诏命秦王李世民统率诸军攻打王世充。唐军气势磅礴，直驱河南。王世充探知，急忙从各州选拔骁勇，集中洛阳。七月二十一日，李世民到达新安，王世充带军坚守洛阳四城和周围城镇。很快，唐将罗士信率先头部队包围了慈涧，王世充带部队前往救援。七月二十八日，李世民带轻骑去前线察看军情，突然遭遇王世充的部队。双方人数相差悬殊，道路又很艰险。李世民被敌军团团包围。这时，只见秦王策马飞奔，左右开弓，敌人应弦而倒，并抓获敌左将威将军。敌人畏于李世民的威势，退军。李世民返回营地，满面灰尘，部下根本认不出来，将他拒之门外，李世民摘下头盔发话，才进了营门。次日，李世民率领五万步兵和骑兵开赴慈涧，王世充退回洛阳，一些州城也纷纷降唐。紧接着，李世民作了重要部署：派遣行军总管史万宝自宜阳南据伊阙之龙门，将军刘德威自太行东围河内，上谷公王君廓自洛口切断东都粮道，怀州总管黄君汉自河阴攻回洛城。同时，李世民亲率主力大军驻扎洛阳北面的北邙山，连营进逼洛阳。这样，筑成了对东都的包围圈，断绝其粮饷供应，使王世充陷于孤立挨打的境地。
8月14日，怀州总管黄君汉派张夜叉用水军攻克洛阳城，捉守将达奚，善定以后，王世充在青城宫列阵，秦王也列阵相应。隔着滚滚的河水，王世充对李世民说：“隋朝灭亡，唐在关中称帝，郑在河南称雄，我王世充未曾向西侵唐，而秦王您却忽然率军东来犯郑，这是为什么？”李世民让宇文士及答复道：“普天之下都敬慕皇帝的声势教化，唯独阁下不讲声教，我们就为此事而来！”王世充说：“我们互相息兵讲和，不是很好吗？”宇文士及又回答：“奉诏命令我们攻取东都，没有命令我们讲和！”到傍晚，双方各自带兵回营。9月，唐军陆续控制了东都外围的大多数军事据点，河南郡县相继前来归附。这时，发生了这样一件事：由于已经降唐的原刘武周将领寻相等人大都又叛唐而去，唐军诸将怀疑尉迟敬德可能会叛离，便轻率地将他囚禁在军中。行台左仆射屈突通、尚书殷开山向李世民进言：“尉迟敬德骁勇绝伦，现在被囚禁，内心必然怨恨，留着恐怕会成后患，不如索性杀了他。”李世民说：“不可，敬德如果真要叛离，又怎么会在寻相之后呢？”马上下令放开尉迟敬德，把他带入卧室，赐给金子，世民说：“男子汉大丈夫相互之间讲的是意气相投，不要因为一些小事而介意，我最终没有相信谗言而害了忠良，您应该明白。如果您一定要走，这点金子就算是路费，以表这一段共事之情。”九月二十一日，李世民带五百骑兵巡视战区地形，登上魏宣武帝陵，正当这时，王世充率领一万多步兵和骑兵到达此地。敌军包围了李世民。郑将单雄信持长枪直奔李世民，尉迟敬德立即跳上马大喊着将单雄信刺下马。见状，王世充军稍稍后退。敬德护卫着李世民突围，所向无敌，出入王世充的部队，如入无人之境。随即，唐将屈突通率大军赶到，将王世充的军队杀得落花流水。此役，活捉了王世充的大将军陈智略，斩敌首级1000多，俘虏6000多，王世充本人只身逃脱。遭遇唐战结束后，李世民对尉迟敬德说：“怎么这么快就得到了您的回报？”并赐给敬德一箱金银。从此，尉迟敬德日见宠遇。李世民器重敬德，一在于他的忠诚，二在于他的武艺。尉迟敬德善于避让长矛，每次单枪匹马冲入敌阵，敌人密集的长矛刺来，怎么也伤不了他，他还能夺取敌人长矛回剌过去。齐王李元吉颇以擅长骑术和使长矛自负，听说尉迟敬德的名声，请求各自去掉枪头相互较量，一决胜负。尉迟敬德说：“敬德自当去枪头，王不必去。”比武时，元吉始终剌不中敬德。秦王问尉迟敬德：“夺矛和避矛哪个难？”敬德回答：“夺矛难。”于是秦王又命尉迟敬德夺齐王手中的长矛。李元吉手持长矛跳上马，一心要刺中尉迟敬德，但尉迟敬德只一会儿就三次夺了李元吉的长矛。元吉虽然脸上一副惊叹诧异的样子，内心却深以为耻。
唐郑之间的战斗在激烈地进行着。唐军的统帅李世民运筹帷幄，尽遣奇策，积极打击对方。武德四年（621年）正月，唐军开展的“黑衣行动”，使敌遭受惨重的损失。秦王挑选了一千多精锐骑兵，全部黑衣黑甲，编为左右两队，分别由秦叔宝、程知节、尉迟敬德、翟长孙统领。每次作战，李世民都亲自披上黑甲，率领将士作为先锋，乘机进击，所向披靡，令敌人畏惧。一次，屈突通和窦轨带兵巡行营屯，突然与王世充遭遇，交战后不利，这时，秦王带领黑甲队救援，打败了王世充军的进攻，俘虏、歼灭敌人6000多人，其中包括俘虏骑将葛彦璋。二月，唐军探知王世充的儿子王玄应率兵数千，从武牢运粮到洛阳。李世民立即派遣将军李君羡组织截击，使王玄应的运粮部队遭到毁灭性的打击。
随着战争的发展，武德四年（621年）2月13日，李世民将军营移至洛阳城西北的青城宫。青城宫原为王世充陈兵之所，被迫撤退时遭到了大肆破坏。唐军刚到，壁垒尚未修好，王世充就率两万兵马猛烈反扑，他们凭借旧马坊的墙垣沟堑展开攻击，使唐军诸将大为惊慌。在这种情况下，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阵势。他对身边的人说：“贼子的兵力已窘迫了，倾巢而出，想侥幸打一仗，今日打败他，以后他就再也不敢出战了。”李世民命令屈突通率五千步兵过谷水进攻王世充，并告诫屈突通：“军队一交锋立即放烟火。”不一会儿，烟火升起。李世民即带领骑兵向南冲击，身先士卒，与屈突通会合兵力奋力战斗。为了了解王世充军阵兵力分布情况，李世民带领几十名精锐骑兵冲入敌阵，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，唯有将军丘行恭紧紧跟随着。数名敌骑兵追上来，射毙了李世民的坐骑。丘行恭立即调转马头，射击追赶的郑兵，箭无虚发，追兵不敢向前。丘行恭将自己的坐骑让给秦王，自己在马前步行。他手挥大刀跳跃大喊着奋力斩杀，冲出了王世充军阵，得以回归唐军大部队。王世充也率领部队殊死搏斗，军队几次三番被打散后又重新集合起来继续进攻，从上午七八点钟战至中午，部队才撤退。李世民挥军追击到洛阳城下，俘虏并歼灭了7000人。到此时，唐军完成了对东都洛阳的包围，王世充封城固守，不敢复出。
洛阳城的防御十分严密，大炮可以将50斤重的石头射出200步远，八弓弩的箭杆像车辐，箭镞如同巨斧，可以射500步远。唐军四面攻城，昼夜不停，十几天下来，还是不能攻克。城中先后有13人想倒戈应唐，均没有来得及发动就被王世充杀死。唐军将士都疲惫不堪想回关中，连总管刘弘基等也请求班师回朝。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附，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，再有胆敢提出班师的一律斩首。”高祖听说以后，曾下密诏让李世民还军。李世民上表说明洛阳必定可以攻克，同时，又派参谋军事封德彝回朝面陈军事形势。封德彝对高祖说：“王世充得到的地方虽然多，但都不过是加以笼络略有联系的部属，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，他的势力重新振作起来，再加上各地互相联合，以后要想消灭他就难了！”高祖听从了李世民的建议。
大战虎牢
正当围困洛阳僵持不下的时候，河北农民军首领窦建德以十几万之众，号称30万，向西溯黄河而上，突然出现在唐军的背后。这是怎么回事呢？窦建德，清河漳南（今山东武城东北）人。农民出身。曾为里长。大业七年（611年）任二百人长。因助孙安祖起义，家属遭杀害，遂率部起义，投高鸡泊起义首领高士达，任司兵。大业十二年（616年）为军司马，击杀涿郡通守郭绚。高士达牺牲后，他继为领袖，称将军，拥众十余万。大业十三年（617年）于乐寿（今河北献县）称长乐王，年号丁丑，攻占信都，清河等郡。河间之战，歼灭隋将薛世雄部三万余人，声势大振，随即攻下河北大部郡县。据说，有五只大鸟落在乐寿，数万只鸟随着大鸟，经过一天才离开。窦建德以为是自己的祥瑞之兆。宋城有人得玄圭献给窦建德，他的部属说：“这是上天赐给大禹的，请将国号改为夏。”窦建德听从他们的请求，称夏王，建都乐寿，改年号为五凤，国号夏。五凤二年（619年）迁都豪州（今河北永年东南）。窦建德每次打了胜仗，攻陷城池，得到的物资财产，全部用来分给将士，自己不留任何东西。他生活俭朴，不吃肉，经常吃蔬菜下白米饭。妻子曹氏不穿绫绢做的衣服，役使的奴婢侍妾，才十几个人。打败宇文化及后，获得一千多名隋朝宫女，当即遣散。大量任用隋朝官员。派遣使节到洛阳朝见皇泰主，皇泰主封他为夏王。开始的时候，他和王世充联合交好。待王世充自立为帝后，就与王世充断绝了关系。王世充侵占了窦建德的黎阳，窦建德便攻破殷州报复王世充，从此，郑、夏两国关系恶化。
等到唐军逼近洛阳，王世充派遣使者向窦建德求救，窦建德先是不加理睬，坐观唐郑相斗。至武德三年（620年）十一月，唐强郑衰几乎成了定局，中书侍郎刘彬向窦建德建议：“天下大乱，唐得关西，郑得河南，夏得河北，形成三足鼎立之势。如今唐起兵攻郑，从秋到冬，唐军日渐增多，郑国地域狭小，唐强郑弱，势必不能支撑，郑灭亡，夏也不能单独存在了。如果放弃仇怨，发兵救郑，夏从外袭击，郑自内反攻，一定能打败唐军。唐军退兵后，再慢慢观察形势变化，如果郑可取就取郑，合并两国的兵力，趁唐军疲劳，可以夺取天下！”窦建德听从此论，派人见王世充，答应出师援救，率军渡河南下。次年二月，攻克周桥（今山东荷泽附近）；三月率众西向，以救洛阳。攻陷荥阳后，水陆并进，很快就抵达成皋（今河南汜水）的东原。窦建德还派使者赴唐军，请求唐停止进攻洛阳。
这样的局势，唐军是没有预料的，如何决策呢？李世民召集将佐们商议，意见很不统一。记室薛收说：“王世充保据东都，仓库充实，统帅的兵马，都是江淮地区的精锐，现在的困难只不过是缺粮。因为这个缘故，被我们拖住，想打打不了，要坚守又难以持久。窦建德亲自统帅大军远道赴援，也会尽出其精锐。如果放他到此，两寇合兵，将河北的粮食运来供给洛阳，那么大战才展开，不知什么时候结束，统一天下的日子更是遥遥无期了。现在我们应当分出兵力围困洛阳，加深壕沟，增高壁垒，如果王世充出兵，要小心不和他交战。秦王您亲自率领骁勇精锐，先占据成皋，磨快兵器，训练兵马，等他们到来，以逸待劳，一定能够克敌。打败窦建德后，王世充自然也就会败亡，不出二十天，就会捉住两个国君。”李世民十分赞赏他的计策。但萧瑀、屈突通、封德彝等不同意，认为：“我军疲惫不堪，士气低落，王世充凭借洛阳宫城坚固辅以防守，不容易很快攻克。窦建德挟胜之势而来，士气高涨锐不可当，我军腹背受敌，不是好办法，不如撤退保守新安，以便等待时机。”李世民说：“王世充损兵折将，粮食吃尽，上下离心，我们不必花气力攻打，可以坐等他败亡。窦建德刚刚打败了孟海公，将领骄傲，士卒疲惫，我们占据武牢，等于扼住他的咽喉。他如果冒险作战，我们可以轻而易举打败他；如果他犹豫不决，不来交战，要不了十天半个月，王世充自己就会溃败。破城后兵力增强，士气军势自然提高，一下打败两个敌人，就在这一仗了。如果不迅速进军，窦建德进入武牢，周围各城新归附，必然不能坚守；两敌合力，势力必然强大，怎么会有机可乘呢？我的计划决定了！”屈突通等人又请求解除洛阳之围，凭借险要以观敌军变化，李世民不答应。于是，李世民把军队平分为两部分。由屈突通等人辅助齐王李元吉围困东都，他自己率领三千五百名骁勇向东直奔武牢。李世民率领的部队于当日正午时分出发，过北邙，至河阳，取道巩县而去。王世充登上洛阳城墙望见唐军行动，不知其意图，不敢出城交战。
武德四年（621年）三月二十五日，李世民进入武牢。次日，他带领500名骁骑，出武牢，到城东二十多里处，观察窦建德的营地。行进中，李世民在沿途留下随行的骑兵，分别让李世责力、程知节、秦叔宝统领，埋伏在路旁，自己只带四人一同前去。李世民对尉迟敬德说：“我拿着弓箭，你持长枪跟着我，就是来一百万人又能拿我们怎么样？”离窦建德营地三里处，李世民与窦建德的巡逻兵相遇，巡逻兵以为他们是侦察军情的斥候。这时，只听李世民一声大喊：“我是秦王！”随即，拉弓搭箭，射死对方的一员将领。于是，窦建德出动五六千骑兵追赶。跟随李世民的人都吓得变了脸色。李世民对随从说：“你们只管在前面走，我和敬德殿后。”他勒住缰绳慢慢走，追兵赶上了就拉弓放箭，每射一箭都杀死一个人。追兵惧怕，便停止追击，停了一会儿又重新追赶，几次三番，每次追赶上来必有人被杀死。不多时，李世民射杀了几个人，敬德杀死十几人。这样，追兵不敢再进逼。埋伏在沿途的李世责力等人也奋力战斗，大败追兵。返回营地后，李世民致函窦建德：“王世充曾与您修好，但已经反复，现在王世充的灭亡就在眼前，却花言巧语引诱您，您于是就率领三军之众，来听命于他，千金军费，白白为别人消耗，实在不是上策。如今和您的前哨相遇，他们不堪一击，您与王世充还没能相见，能不心中有愧吗？我所以稍挫您的锐气，是希望您能听从善意的劝告，如果您不听，恐怕会后悔莫及。”窦建德在武牢受唐军阻挡不能前进。在此停留了一个多月，其间，打了几仗都未能取胜，于是，军心涣散，人心思归。而唐军接连胜仗，气势大振。在这种情况下，祭酒凌敬献上一策：出动全部兵力渡过黄河，攻取怀州、河阳，再跨越太行山，乘虚入上党，略地汾、晋，奔赴蒲津。如此，既可以占领河东之地，拓土得众；又将威胁关中，逼使唐军后撤，以解东都洛阳之围。窦建德准备按凌敬的建议行事，但是，王世充连续不断地派人来告急，王琬、长孙安世也日夜哭泣，请求窦建德援救洛阳，又暗地里用金玉收买窦建德手下的将领，这些将领便阻挠执行凌敬的计划。诸将都说：“凌敬是个书生，哪里懂得打仗的事，他的话怎么能听呢？”于是，窦建德对凌敬说：“现在大家士气很高，这是上天在帮助我，趁此机会决战，必定能大胜，不能照您的意见办了。”凌敬再三争辩，窦建德不高兴，命人把他架了出去。窦建德的妻子曹氏说：“凌敬的话不能不遵从。现在大王从滏口趁大唐空虚，连营渐进夺取山北并、代、汾、晋等地，又借助突厥从西部掠夺关中，唐军必然回师自救，还用担心郑国的东都之围不解吗？如果在此地停滞不前，磨灭了士气，消耗了财力，要想成功，就没有日期了！”窦建德说：“这不是女人能懂的！我来救郑，郑如今处境很危急，就要亡国，我弃他而去，是畏惧敌人而背信弃义，不能这么做！”
决战终于展开。武德四年（621年）五月一日，秦王李世民北渡黄河，逼近广武，侦察敌情，乘机留下一千多匹马，在河中沙洲放牧以引诱窦建德，他自己则当晚返回武牢。次日，窦建德果然倾巢而出，陈兵汜水，连绵二十里，擂鼓前进，声势赫赫。李世民登上高丘瞭望敌阵，对诸将说：“敌人从山东起兵，还没有碰见过强大的对手，如今身涉险境却很喧嚣，没有纪律，逼近城池排列战阵，有轻视我们的意思。我们如果按兵不动，他们的勇气自然就会衰竭，列阵时间一长，士卒饥饿，势必就会自动撤退，我们乘机追上去攻击，必然会取胜。我和各位打赌，一过正午，肯定能打败他们。”窦建德确实轻视唐军。他派出三百骑兵涉过汜水，在离唐营一里的地方停下，然后传话给李世民：“请挑选几百名骑兵和他们打着玩玩。”李世民立即派王君廓带领200名长枪手应战，互相交锋，骤进骤退，不分胜负。各自返回营地。接着，王琬骑着隋炀帝的青骢马，配崭新的铠甲和兵器，来到阵前向众人夸耀。李世民说：“他骑的马真是匹好马！”尉迟敬德请求去夺马，李世民制止他说：“怎么能为了一匹马损失一员猛士呢？”敬德不听，旋即和高甑生、梁建方骑马冲入敌阵，一会儿，活捉王琬，牵着青骢马奔回唐营。
到了中午，夏军士卒已饥饿疲惫，都坐了下来，争着喝水。窦建德迟疑着想撤退，李世民见状，立即命令宇文士及带三百骑兵经过窦建德军阵西边往南奔驰，并告诫他：“敌人如果不动，就带兵返回，如果敌阵动了，就从东面出击。”宇文士及一到，敌人果然动了，李世民说：“可以打了！”这时，放牧黄河滩的战马也已返回。于是，下令出击。李世民率领轻骑率先猛冲，大军跟随在后，东涉汜水，直扑敌阵。灭顶之灾转眼就到，可窦建德还在举行朝谒。这样，当唐军骑兵突然临近时，朝臣们都不知所措。慌乱之中，很难组织起有效的抵抗。而唐军所向披靡，在夏军各个阵营大伐大砍，杀得尘土飞扬，遮天蔽日。窦建德军队迅速被击溃，窦建德本人中枪，退至牛口渚被俘。李世民斥责作为俘虏的窦建德：“我们讨伐王世充，与你有什么相干，竟跑到你的领土之外，来与我们交战！”窦建德说：“现在我不自己来，恐怕以后还得烦您远途去攻取。”
取得对夏战争胜利以后，秦王李世民押解着窦建德、王琬、长孙安世、郭士衡等人到洛阳城下，显示给王世充看。王世充流着泪和窦建德接话。王世充召集诸将商议突围，准备南奔襄阳。众将领都说：“我们依赖的是夏王窦建德，如今夏王已被俘，我们就是突围，最终也无法成功。”迫于形势，在五月九日，王世充身穿素衣，带领郑国的太子、官员及其他2000人到唐军营门投降。李世民按礼节接受他们的投降。王世充俯下身体，汗流浃背。李世民说道：“你总认为我是个小孩，如今见了小孩，为什么这么恭敬？”王世充叩头谢罪。
武德四年（621年）七月九日，战功赫赫的秦王李世民凯旋。在齐王李元吉，李世责力等25员战将前面，李世民身披黄金甲，威风凛凛，英武非凡。一万匹铁骑在军乐的伴奏下，雷霆般奔驰在长安的宽阔道路上。到太庙，李世民献俘获的王世充、窦建德以及隋朝皇家的车驾、御物，举行仪式祭祀祖先。
十月，唐高祖见到王世充，历数其罪行。王世充说：“我的罪固然该杀，但是秦王准许我不死。”次日，下诏赦免王世充，把他作为平民，和兄弟子侄安置到蜀中。同日，在闹市中将窦建德处斩。因为防守人员尚未配备好，王世充一行暂时被安置在雍州宫衙房内。被王世充所杀的独孤机的儿子、定州刺史独孤修德听说后，带着兄弟们到王世充停留的地方，假称有敕令传唤郑王，王世充和兄长王世恽跑出门，被独孤修德等人杀死。