此战之后，唐军遂围困洛阳，王世充军队再不敢出城迎战。
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围城之后，李世民派兵昼夜不息从四面进攻，但城中守御甚严，历时十几日仍未攻克。
唐军自去年七月出兵中原，至今已历时半年有余，将士久战疲弊，多有西归关中之意。如今见洛阳久攻不下，便有人提议暂时罢兵班师。
李世民闻听军中风声，心中忧虑，便召集众将分析当下形势，他对众将道，“我军大举而来，河南诸州县皆已归附，只剩洛阳孤城，势必支撑不了多久，如今功在垂成，怎能撤军呢？”
他当即下令，“洛阳不破，誓不班师，有敢再言班师者斩。”
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李渊听说洛阳久攻不下，军心不稳，也派人向李世民送来密信，劝其班师，待以后整军再战。
李世民回书李渊：洛阳必克。并派封德彝回京面圣，论述当下形势。
封德彝面奏李渊道，“如今洛阳唯剩孤城，攻克在朝夕之间。如若班师，给了王世充喘息的机会，已归附的州县也可能出现反复，他便会重整旗鼓，再想攻克洛阳难度更大。”
李渊觉得李世民、封德彝说得有理，便同意李世民继续围困洛阳。
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李世民派人给王世充送去书信，晓以利害，劝王世充投降。
王世充却置之不理，反而是急急催促窦建德发兵前来援救。
三月，窦建德率大军五万来救洛阳。
洛阳未克，东边又来强敌，唐军将士却无心再战，何去何从？屈突通、殷开山、窦轨、封德彝等军中要员一时也拿不定主意。
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屈突通、封德彝等人认为，“唐军久战已疲惫不堪，洛阳一时难以攻克，窦建德西来士气正盛，形势对唐军不利，不如暂解洛阳之围，退回新安。”
李世民则认为不足为虑，他认为，“洛阳之敌已无力再战，只需围困即可。唐军只要迅速据守虎牢关，窦建德便不能西进。”
“虎牢关是胜败的关键。如若窦建德破不了虎牢关，洛阳粮食已尽，自会出城投降。如若破了虎牢关，河南州县皆是刚刚归附，必无力抵御窦建德的大军，王世充、窦建德两贼联合，定是势力大增，唐军必败无疑。”
最后，李世民力排众议，决定由他亲率三千五百名精锐骑兵，驰赴虎牢关。屈突通等人辅助李元吉，仍然围困洛阳。
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李世民向来乾纲独断，他决定的事，别人无法更改。
屈突通等人只得听从他的决断，依照李世民的命令行事。
李世民率三千五百名精锐骑兵，于正午时分出发，过北邙，向东经巩县，再向东到达荥阳虎牢关。
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到达虎牢关的第二天，李世民带领五百玄甲兵，出虎牢关向东二十余里，去查看窦建德军营。
沿途之上，李世民将所带玄甲兵分成小队，分别由李世勣、程知节、秦叔宝统领，埋伏于道路两旁，只带尉迟敬德等四人与他一起前行。
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李世民对尉迟敬德道，“我执弓矢，公执槊相随，虽百万之众，又能奈我何？”
尉迟敬德是个实诚人，心中有啥说啥，他心中虽然不惧，却怕李世民会有闪失，不放心地道，“大王还是小心一些，上次洛阳城北之战，大王就险些陷于敌阵。”
李世民朗声笑道，“那次没有将军相随，如今有将军在我身侧，本王还有何惧哉？”
接着又道，“兵法云，三十六策走为上策，窦建德见到我即返回山东，乃上策也。”
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离窦建德大营三里远的时候，被窦建德巡逻的骑兵发现，他们以为是唐军派来刺探军情的斥候，上来进行驱逐。
李世民高声喊道，“我乃是秦王，可有人敢来抓本王。”说着拉弓射箭，毙敌一将。
敌军听说唐军秦王前来探营，出动上千骑兵前来追捕。
跟随李世民的玄甲卫士大惊失色，李世民则不慌不忙道，“你们先前面走，本王与敬德将军殿后。”
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李世民与尉迟敬德故意按辔徐行，待追逐的敌军骑兵追到近前的时候，就拉弓而射，每次射杀一人。
看到同伴被射死，敌军骑兵便放慢追击的速度，过一会儿又追上来，李世民接着再射，同样又射死一人。
如此再三有同伴被射死，敌军骑兵便不敢追得太近。
于是李世民、尉迟敬德便加快速度往前跑，敌军骑兵见接开了距离，便追得更急。
不一会儿，敌军骑兵便进入李世民设置的埋伏圈内，李世勣、程知节、秦叔宝率玄甲兵杀出，敌军骑兵难以抵敌，被斩首三百多级，俘获窦建德属下骁将殷秋、石瓚两名将军。
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李世民与窦建德初次交手，再一次旗开得胜。
那么，他又如何以三千五百人，战胜窦建德的五万大军呢？
接下来，就发生了戏剧性的一幕，李世民不费吹灰之力，就生擒了窦建德。