621年（武德四年）5月，秦王李世民大败窦建德，王世充失势降唐，唐军进驻洛阳。

关中两面威胁基本解除后，唐军进攻目标指向中原。武德三年(620年)7月，秦王率军东进，第一个劲敌就是王世充。年末，汴州、荥州、隋州、许州、亳州、阳城等地，全部被唐军占领，王世充的补给线，基本被切断。自此，秦王下令向东都发起进攻，进围洛阳宫城。唐军昼夜冲杀，城中守卫甚严，围攻旬日不下。王世充势穷力竭，向窦建德求救。窦建德认为“郑亡则夏不能独立”，621年3月，亲自带兵30万，挺进中原，西救洛阳。唐军将领闻讯，对战局看法不一，封德彝等主张退兵以避其锋，薛收主张先破窦建德，洛阳可不攻自破。秦王采纳薛收的意见，令齐王李元吉与屈突通等继续围困东都，自己则亲率徐世勋、秦叔宝、尉迟恭等，至武牢阻击窦建德。窦建德被阻于武牢，其部下凌敬建议出兵唐军之后，震撼关中，以解洛阳之围，建德未从。拟俟唐军粮草用尽，牧马于河北时袭武牢。秦王察敌形势，留马千余匹于河北以诱之。建德全军出动，列阵20里，自辰至午士卒饥倦，唐军突袭，大败之，窦建德受伤被俘。王世充只得率人投降，唐兵进入洛阳。7月，秦王至长安，献俘于太庙。诏赦王世充为庶人，徙蜀；斩窦建德。