李世民接受了这个意见，把李元吉留在东都继续围攻王世充，自己带三千多精兵北上，扼守武牢关（就是虎牢关。在今河南荥阳汜水镇）。
窦建德大军到了武牢关，被唐兵拦住，夏军发起几次进攻都没成功，李世民却派轻骑兵抄小路，把夏军的粮道切断了。
窦建德认为自己兵力强大，不怕攻不下武牢关。他拒绝了他部下和妻子的劝阻，命令全军出动，摆开阵势，鼓噪着冲了过来。
李世民上高地观察了夏军的阵势，说：“窦建德没有遇到过强大的敌手，从他的阵势，就可以看出他骄傲轻敌。我们只要按兵不动，等待他们兵士疲劳的时候，一举出击，一定能打败他们。”
夏军兵士摆开阵势，准备交锋。但是，从早上到中午，还没有见唐军出来交战，兵士们又疲劳，又饥饿，有的坐在地上，有的到河滩上舀水喝。李世民一见时机已到，就命令将士渡过汜水，直冲窦建德大营。
窦建德正和他的将帅在大营聚会，听到唐军骑兵突然冲来，赶忙指挥骑兵应战。双方发生了激战，阵地上尘土飞扬，箭如雨落。
李世民乘夏军不防备，带领一支队伍猛插到夏军阵后，举起了唐军的大旗。夏军将士回头一看，以为唐军已经占领大营，没有心思再战，争先恐后地逃散。窦建德在混战中受了伤，被唐军俘虏了。
窦建德失败后，李世民再回兵围攻东都。王世充还想突围，将士们说：“现在夏王已经失败，我们就是突围出去，也没有用。”王世充眼看大势已去，只好向唐军投降。
窦建德被送到长安，不久就被杀害，他的部将刘黑闼（音ｔà）率领河北夏军，继续和唐军作战。唐军又花了三年时间，才把河北地区稳定下来。公元623年，唐统一中国的战争基本结束。但是，唐朝皇室内部的矛盾却尖锐起来。
