就在诸将惊惧，不能言语时，李世民却巍然不动，反而从联军气势如虹中，看出了他们的弱点。
原来这正是白宗之兄弟的计谋，假令李世民传出即将放马吃草，引诱窦建德出兵，实则外出的都是一些驽马老幼，精锐都在关中不动。
李世民没有贸然出击，而是下令按兵不出，且亲自出现在两军眼前，实则告诉窦建德被他骗了。
这时候窦建德虽然愤怒，但也没办法发作。
因为之前多次与唐军在局部对抗中落入下乘，已经惹得麾下诸将非议，说窦建德不懂军事。
如今若被诸将得知自己被骗了，威望将骤减。要知道这可是郑夏联军，可不是他一人的军队，若没了威望，他又如何指挥郑国将领。
于是他笑指虎牢，对诸将笑道：
“李世民小儿之计也，朕早已看出，所以才麾军不动，只是陈列关下。”
“只为让其观我军威势，晓我有良将谋臣，溃其军心。唐军士卒见我大军威势如此，不日便会自溃。”
诸将都奉承道：“陛下圣明，汉周武帝都不能及也。”
于是窦建德下令诸军不准妄动，死撑着面子在关下列阵，炫耀威势。
时间渐渐流逝，从上午直到下午，一直看不到唐军要出关的迹象，而联军兵士此时又饿又累，东倒西歪的都坐在阵列中，争着饮水。
窦建德知道再这样下去，不需要唐军进攻，自己就先崩溃了，便下令撤军。
李世民见联军阵动，开始向后方缓缓退却。
知道是时候了，于是亲自率领轻装的骑兵追击引诱敌军，让白宾指挥大军陆续赶到。
窦建德只得回军扎阵，但还来不及整顿阵列，李世民已先行攻击，攻击所向，敌军纷纷溃散。
不时，众军会合作战，尘土飞扬，呼叫四起，李世民率史大奈、程咬金、秦叔宝、宇文歆等挥动大旗冲入，搅得联军阵型四分五裂，不能顺利聚集起强大军势。
奈何唐军人少，郑夏联军势众，所以始终没有崩溃。
就在这时，夏军后阵的郑军队列，徐州军三万人在主将白宗之的命令下，悬挂上了唐军旗帜。
联军见回头看见唐军旗帜，以为后路被断，霎时崩溃。
李世民大喜，追逐攻打三十里，斩首级三千多，俘虏贼众五万，并在阵中活捉窦建德。
见到窦建德后，李世民责问道：“我征王世充，关你何事，你越界而来，冒犯我军士的锋锐！”
窦建德昂首不屑道：“今日不自己来，恐怕有劳你远取。再者今日非朕之罪，若非后阵倒戈，鹿死谁手，犹未可知也。”
李世民冷哼一声，没有多说，只是将他带到洛阳城下，王世充见窦建德被俘，十分恐惧，当天下午就自缚双手，率领洛阳文武两千多人到军门请求归降。
次日，李世民进入洛阳宫城，令萧瑀、窦轨等人封存守卫府库，什么东西都不取，只令记室房玄龄收取地图与户籍。
五月，山东各地都传檄而定，徐州总管白卓，更是与次子白宗续奉诏入朝，只留白宗之据守徐州，以示诚意。
同月窦建德的左仆射齐善行、右仆射裴矩、行台曹旦等人得知窦建德被俘，心灰意冷。