好不容易將宇文士及的偷襲應付過去，河岸邊又是一片大亂。李世民帶領秦叔寶、羅士信、尉遲敬德、程知節等人趟過汜水，再度奔著中軍撲來。竇家軍諸將剛剛回到各自的隊伍當中，根本組織不起有效的抵抗。士卒們又思鄉心切，巴不得早日結束戰鬥回家。因此，形勢發展正如杜如晦所料，無人救援竇建德，幾乎眼睜睜地看著竇建德的中軍在唐家輕騎的衝擊下，不斷後撤。
轉眼之間，河東岸的竇家軍主陣已經被李世民等人衝出了一道半裏寬的缺口。李道玄、侯君集、長孫無忌趁機紛紛渡河，分兵數路，從各個角度朝竇建德發起猛攻。竇建德帶領自己的嫡係左支右絀，手忙腳亂。一刻鍾後，軍陣居然被李世民衝了個對穿。
“展旗！”沒等李世民決定是否回頭再度衝陣，身上多處受傷的宇文士及大聲提醒。想當年，同樣是於虎牢關附近，他與另外一名夥伴也是以輕騎衝陣。關鍵時刻，殺穿對方主陣，在敵後豎起了戰旗，一舉摧垮了敵軍的抵抗意誌。
“展旗？”李世民雖然沒有同樣的閱曆，反應卻異常地敏銳。微微一愣，轉瞬便明白了宇文士及的意思。從侍衛手中奪過自己的帥旗，高高地舉了起來。
“竇建德敗了，竇建德垮了！”程知節扯開嗓子大喊，唯恐別人看不見旗幟所在。“竇建德敗了，竇建德垮了！”秦王府侍衛紛紛響應，一齊扯開嗓門，將謊言傳遍了全軍。
“趕快把孤的帥旗豎起來！”竇建德聞聽周圍的叫喊，立刻感覺到了事情不妙。趕緊命令親兵將剛剛被敵軍趁亂砍倒的帥旗重新舉起。羅士信恰好領著一隊騎兵殺到附近，看見竇建德的帥旗，不由分說，提槊朝著帥旗猛衝。竇建德的親兵從沒見過如此凶狠之人，被殺得東倒西歪。數息之間，羅士信已經距離竇建德的帥旗不足二十步，舉起長槊，奮力投將過去。已經被人血染紅的長槊在空中畫出一道閃電，“哢嚓”一聲，將竇建德的帥旗的旗杆砸成了兩段。
“拿命來！”毀掉了敵方帥旗，羅士信依舊覺得不滿足。拔出橫刀，繼續奮勇衝殺。竇建德的親衛阻攔不住，被逼得不斷後退。周圍諸將有心來救，卻看不清竇建德的具體位置，耳邊又一遍遍聽見**的歡呼呐喊，心裏著慌，居然真的把謊言當成了事實。
為將者乃三軍之膽。將領們對形勢都感到絕望了，尋常士卒豈會再跟敵人死拚？當下，紛紛棄了兵器，滿山遍野亂跑。李世民趁勢揮軍猛攻，先破竇建德，再破楊公卿、高雅賢、王小胡、董康買。將十七萬竇家軍像羔羊般，汜水東岸在一直趕三十裏外的牛口渚。竇建德受傷，被李世民帳下車騎將軍白士讓、楊武威二人生擒活捉。十七萬竇家軍被俘五萬餘眾，其餘盡數逃散。
激戰過後，李世民派人打掃戰場。才霍然發現，當日敵我雙方戰死者一共才三千掛零，二十萬竇家軍，居然隻戰死了兩千餘人，就全盤崩潰了。
將竇建德打入囚車，李世民立刻帶領勝利之師再次威逼洛陽。王世充苦盼援軍，望眼欲穿。忽然聽聞士卒彙報**再度向洛陽發起了進攻。起身到敵樓一看，發現自己苦盼的盟友竇建德正坐在囚車內，滿臉悲憤地望著城頭。
登時，王世充心神大亂，不敢再困守孤城，與諸將商議向南突圍。除了單雄信外，無人願意跟他一起走。王世充自知大勢已去，歎了口氣，命令部將打開城門，向李世民投降。親自捧著地圖印信，百官名冊，獻給李世民，隻求免予自己一死。
李世民笑納之，領軍進入洛陽城內。此日，不過是武德四年五月初九。距離李世民奪取虎牢關還不足三個月。