第二天上午，孟小凡在熊津都督府聽取了大唐征東軍軍事情報部門負責人，薛仁貴老部下章津和在戰前潛入朝鮮半島，籌建知機閣朝鮮分閣的逍遙派弟子蕭若水關於熊津、原百濟地區乃至整個朝鮮半島形勢的介紹，得到第一手資料。
孟小凡令範陽軍第一軍團主將田文耀率一萬五千範陽軍鎮守熊津城，肅清百濟地區殘餘反抗勢力，自己則率領孟家軍和範陽軍第二軍團共四萬唐軍，開赴平壤。平壤是原高句麗都城，大唐安東都護府所在地，占領平壤將極大地打擊新羅軍和高句麗反唐叛軍的士氣。
孟小凡不是層層推進，步步為營的打法，而是占領原高句麗都城平壤，和原百濟都城熊津城，然後以這二城為據點，由點到麵，隸清原高句麗和原百濟的反唐叛軍。這是要有前提條件的，就是唐軍軍力強盛，新羅軍、百濟叛軍、高句麗叛軍都阻擋不了唐軍前進的步伐。
登陸朝鮮半島第五天深夜，孟小凡率領唐軍征東軍四萬主力部隊的六千前鋒軍，對駐守平壤的七萬新羅軍和十四萬高句麗叛軍發動突然襲擊。車弩從一千米外發射大量綁了火把的“一槍三劍箭”，使平壤城內建築著火，敵軍軍心大亂。古代建築以木建築和磚木混合建築居多，很容易著火。
新羅軍和高句麗叛軍預計唐軍要天亮後才會抵達平壤，就安心的睡覺，在睡夢中被唐軍的戰鼓聲和己方的驚呼聲驚醒，看到平壤城到處都是衝天的火光，就更加驚慌，不知唐軍來了多少人，四散奔逃，自相踐踏者不計其數。當然帶頭逃跑的還是無組織無紀律的高句麗叛軍。
直到天亮，唐軍主力的中軍和後軍才趕來。此時十四萬高句麗叛軍都逃了。七萬新羅軍隻剩下不到兩萬堅守。
唐軍數百架車弩一字排開，向平壤守軍發射“寒鴉箭”，頓時箭如雨下。箭雨之後，數百架投石機同時往城牆拋擲石塊，目的不是用石塊砸死敵人，而是在城牆下堆起與城牆一樣高的小山丘。
之後，孟小凡將軍事指揮權臨時交給薛仁貴，由薛仁貴指揮攻城作戰。薛仁貴指揮弓箭軍和盾牌軍向城牆推進，唐軍弓箭的射程比新羅軍弓箭的射程遠一倍，有效殺傷距離也要遠一倍，唐軍的盾牌和盔甲也比新羅軍的結實，兵器也比新羅軍鋒利、韌性更好。
在唐軍弓箭軍殺傷了一大片敵軍之後，唐軍對付突*厥騎兵的大殺器——陌刀陣，在盾牌軍和弓箭軍的掩護下，如城牆般向前整體推進，陌刀手手持一丈多長的陌刀（又稱斬馬刀），一刀下去，按史書記載是“人馬俱碎”，就是突*厥騎兵也抵擋不了唐軍陌刀陣，更何況戰力遠遠不如突*厥騎兵的新羅步兵。
陌刀的製造工藝，大唐嚴格保密，大唐律法民間私藏、私造陌刀者判死刑——但是陌刀的製造工藝後來還是被日本人偷學了去，日本人怕被師父發現，對唐陌刀作了改頭換麵的處理，變得連唐人都不認識——遺憾的是陌刀的製造工藝後來在中央王國失傳，陌刀陣戰法也失傳。宋朝以步兵為主的軍隊才在遼國騎兵和金國騎兵，蒙古騎兵麵前屢吃敗仗，以至亡國。