李道宗不愧是一代名將，即便撤退，他仍然在尋找戰機。他登高而望，見高麗大軍尾隨而來，但是陣形已經混亂，便果斷率數十名驍勇騎兵殺入敵陣，左衝右突，撂倒好些個敵人，不過一大群高麗士兵又圍攻上來。
形勢極為危急！
關鍵時刻，李世勣率領生力軍前來援救，麵對著唐軍的主力兵團，高麗救援兵團頓時陣勢大亂，在李世勣的反撲之下，損失了一千餘人，餘部被迫後撤了。
唐太宗親自統率的數十萬大軍在五月十日跨過遼河。渡河成功之後，皇帝下令將遼河的大橋拆除，以示有進無退的決心，此舉大大鼓舞了遠征軍的士氣。
李道宗親自迎接皇帝的到來，唐太宗聽取戰報之後，為表彰李道宗在敵眾我寡的情況下奮勇阻擊高麗援軍的英雄之舉，重賞李道宗，並將作戰有功的果毅都尉馬文舉提拔為中郎將，而臨陣逃跑的張君乂則被處以死刑，斬首示眾。
此時遼東城之戰正在激烈地進行，唐太宗親自帶數百騎兵，抵達遼東城下。
遼東城是一座堅固的城堡，在城堡四周有一條巨大的壕溝，用以阻滯唐軍的進攻。李世勣動用數千人不停地在附近挖土，士兵們正扛著一袋袋的土，用以填平這條壕溝。唐太宗見狀，立即翻身下馬，見到有的士兵所背的土袋太沉時，就令他將土袋放在自己的馬背上，然後一手拉馬，一手扶著土袋運到壕溝。
皇帝親自參加到運土的行列！這消息一傳出來，所有的士兵無不感動與鼓舞，奮勇爭先，一袋接一袋的沙土很快就把壕溝填出幾條可以通行的過道。
在拋石機、撞車等大型武器穿越壕溝障礙之後，李世勣對遼東城發起更猛烈的進攻，晝夜不停，一波緊接著一波。高麗守城將士非常頑強，已經連續堅守了十二天，城池仍然未被唐軍攻破。
唐太宗調撥了一部分精兵，交給李世勣。唐軍攻城的兵力已經大大超過遼東城的守軍，將這座堅固的城池圍得裏三層外三層，進攻的鼓聲響徹雲霄。
李世勣將大型攻城武器拋石車密集排列，拋石車可以拋出重達三百斤的巨石，射程為一裏，這是令高麗守軍最為害怕的武器。高麗守軍在城頭上用木材堆積為戰樓，用以阻擋唐軍拋石車所拋出的巨石，但是防禦效果並不理想，很快被砸塌了。
高麗人在城外緣還建有塔樓，作為防禦的第一道防線，李世勣出動撞車，將這些塔樓一一撞倒，高麗人隻得退入城內。為了加強攻城的力量，唐太宗親率一萬名鐵甲騎兵，加入到攻城部隊的行列之中。五月十七日，這一天晚上，刮起了強烈的南風。親臨前線的唐太宗李世民，很敏銳地抓住這次機會，派出勇士爬到衝竿的頂端，放火燒了遼東城的西南城樓，衝竿就是攻城時用的長木杆。在強風之下，火勢很快向北蔓延，由於城內的建築物多是木製，這場火從西南城樓燒到城內，遼東城內頓時大亂，一部分士兵隻得被調往撲救大火。
這是發起總攻的最佳時機。
李世勣沒有猶豫，馬上投入重兵，發起總攻。將士們以雲梯奮勇攀城，高麗守城士兵拚命抵抗，但無法頂住唐軍強大的進攻，越來越多的唐軍士兵爬上城牆，高麗守軍隻得且戰且退，退向城內。一旦高大堅固的城牆被成功突破，那麼遼東城的陷落也成必然了。
經過一天的戰鬥，唐軍完全占領遼東城。此役，高麗士兵戰死一萬多人，被俘一萬多人，遭到了殲滅性的打擊。遼東城之戰的失敗，震動高麗！在遼東城以東的白岩城，城主孫代音自忖不是唐軍的對手，便派人向唐太宗請降，唐太宗接受了孫代音的投降請求。孫代音的投降主張，遭到其部將的抵製，五月二十八日，唐軍進抵白岩城時，孫代音卻改變主意，拒絕投降。唐太宗本想可以不戰而下白岩城，不料高麗軍隊卻嚴陣以待。第二天，突厥降將阿史那思摩請纓出戰。前麵我們提到過，唐太宗令阿史那思摩返回漠南地區，重建突厥汗國，但是阿史那思摩實在欠缺領袖才華，結果部眾不從，他隻好灰溜溜地回到長安城，唐太宗讓他擔任右衛大將軍。阿史那思摩沒有統治的本領，打仗的本領也著實不濟，帶軍出戰非常不順利，吃了高麗守軍一記冷箭，結果受了重傷。
唐太宗大怒，下了一條命令：“如果攻下白岩城，城中的男女以及所有的財物，全部賞賜給攻城的將士。”皇帝還親自探望了受傷的阿史那思摩，為他吮吸瘀血，此舉不管是出於真誠還是作秀，作為一位皇帝，能如此表現，實在令所有將士無不感動，這就是李世民的厲害之處。