为了攻城，李世民调来了唐军的重型武器：大炮。一种攻城利器，大炮可以发射五十斤重的石头，距离200步，可以有效的杀伤城墙的士兵，可惜并没有攻破洛阳城，而李世民采取了包围策略，洛阳城很快面临粮草耗尽的情况。在这期间，王世充一手下，沈悦投降于唐朝，做为内应，唐军一举夺取虎牢。而面对洛阳被包围的情况下，王世充秘密派人去向窦建德求救，希望和他联手消灭李世民。窦建德听取部下中侍郎刘彬的建议：应当放下仇恨，联军消灭李世民，如果王世充一灭，李渊一定派兵攻打大王你，所以此时才是最好解决李世民的机会。

当初王世充攻破窦建德的黎阳，窦建德破王世充的殷州以报之，两国至此交恶，从此不通信使。如今窦建德要和王世充联合抵抗唐军，天下皆知。收到窦建德的答应援救，王世充以为可以击败李世民的，可惜运气并没有在他身上。李世民等将领分析前因后果后，决定不能让两军会合，王世充已是困兽之斗，待他粮尽就是破城之日。如今要面对的是窦建德的大军，而虎牢是窦建德必经之地，只要凭着虎牢的天险，消灭窦建德还是有机会的，此战能不能一举消灭两个国家，全看虎牢了。

李世民决定后，就带领三千五百名精锐赶赴虎牢，此时的虎牢在唐军手中。达到虎牢之后，李世民又展现就英勇的一面。带领五百骁骑，到窦建德营地前观察，当时半途留下骑兵，由李勣、程咬金、秦叔宝分别统领，自己和尉迟恭带领四名骑兵前往窦建德营地观察，距离敌人营地还有三里，和敌人的游兵相遇，敌人以为是对方观察敌情的斥候，没想到李世民大喊的声称自己是秦王。引来了五六千骑兵的追击，李世民一边撤退一边射杀敌人，这样敌人几次都追不上，当引敌人进入圈套时，埋伏在四周的唐军打乱了追兵的追击，斩首三百多，敌人就撤退。