果然，竇軍列陣，自晨至午，士卒疲乏，多坐於地上，並爭飲水，隊伍混亂。李世民令宇文士及率輕騎三百由北向南馳行，並預示他如敵陣嚴整不動，即行回軍，如陣勢動搖，即乘勢衝擊。宇文部行動後，竇軍陣勢動搖，唐軍放牧的馬也恰好回營，唐軍遂全軍衝擊，李世民親率精銳直衝竇軍大營，竇建德正在朝會，倉促應戰，遂大潰敗，唐軍追擊三十裏，俘竇建德及其將兵五萬人。唐軍回師洛陽後，以竇建德示王世充，王不得已請降。李世民一舉兩捷，虎牢一戰而平定夏、鄭兩國。這次戰役的勝利，在於李世民審時度勢堅持既定戰略方針，毫不動搖；在戰役指導上除仍采先疲後打的辦法外，又有試陣方法察敵虛實，且根據不同情況，采用中央突擊竇軍心髒的戰法，都是很出色的。
竇建德被俘後為李淵殺害，激起其舊部劉黑闥等再度舉義反唐。先後擊敗唐將李神通、李世績，俘薛萬均、李玄通等。在不到半年的時間內，又恢複了竇建德故地，以漓州（河北永年東南）為都，自稱漢東王。李世民率軍進擊劉黑闥。武德五年（公元622年）三月，在進行了短期的、互有勝負的一係列戰鬥後，雙方對峙於沼水兩岸。李世民仍采用後發製人的方針，主力堅壁不戰，而派遣部分兵力斷絕劉軍糧道。他判斷劉軍在糧盡後必來決戰，派人在沼水上遊築堰，準備在劉軍渡河時放水。相持六十餘日後，劉黑闥因缺糧被迫南渡沼水強攻唐軍。當渡河時，唐軍決堰並進行反擊，劉軍大敗，“斬首萬餘人，溺死數千人”。劉黑闥率殘部北逃突厥，河北平定。
當年秋，劉黑闥再次進軍河北，為李建成殲滅。江漢地區的蕭銑集團和江淮地區的輔公柘起義軍，也先後為李世民等平定，其餘較小割據勢力紛紛降唐。唐的統一全國戰爭，基本上勝利結束。從戰爭整個過程看，主要的幾支反唐武裝力量，都是在李世民領導的四次戰略性戰役中被消滅的。
武德九年（公元626年）六月，李世民在尉遲敬德、長孫無忌等支持下，發動了“玄武門之變”。殺死長兄、太子李建成及四弟李元吉。李淵被迫“處之元良（太子），委之國事”。八月間李世民正式即皇帝位，李淵退為太上皇。次年改元貞觀。
李淵在位期間，李世民一貫親自統軍，東征西討，衝鋒陷陣。登上皇帝寶座之後，其軍事活動發生了變化，從直接指揮作戰轉為運籌帷幄、對戰爭進行戰略指導。
突厥是北方強大的民族。隋末，全國分裂，突厥利用形勢，時有內犯，使北方各割據勢力多向其臣服。唐朝建國後，突厥進犯不斷，李世民即位後，突厥頡利可汗親率大軍十萬，直抵長安附近，京城戒嚴，李世民因國內尚需鞏固，除嚴陣以待外，以大量財物賂之求和，在渭水便橋，與之訂盟，突厥退軍。以後，突厥連年災荒，牲畜大量死亡，人民逃離；該地的漢族人民，也到處聚結，保據山險。因而突厥內部分崩離析，趨於衰敗。李世民遂派李靖、李績以大軍出擊，突厥全麵崩潰，頡利可汗被俘。突厥亡後，一部北逃，往依薛延陀，一部西逃，進入中亞，向南逃歸附唐朝的約十萬人。李世民采用羈縻政策，保全突厥部落組織，不改變他們的生產方式和風俗習慣，安置在河套一帶，仍從事遊牧生活。同時，還選擇突厥貴族任官，優待頡利可汗。李世民對突厥的這些政策，增加了沿邊各少數民族的向心力，請求臣服，共尊李世民為“天可汗”。此後，又相繼滅掉薛延陀，擊降吐穀渾，平定高昌，戰敗龜茲。唐在歸附的民族地區設羈縻州、府，各由其首領擔任都督、刺史、縣令。這一措施，使唐的邊境更加鞏固。又執行和親政策，屢以宗室公主嫁與少數民族首領，這是羈縻政策的另一種形式，有利於文化、經濟的交流和促進民族間的關係。其中，以文成公主出嫁吐藩王鬆讚幹布，影響深遠，及於現代。
貞德末年，李世民曾利用高麗內訌機會，發動征高麗戰爭，並親自帶軍出征，原擬速戰速決，終以高麗軍民抵抗，數月之久，天寒糧盡，被迫回軍，唐軍頗有損失。貞觀二十二年（公元648年）大置舟艦，準備發兵三十萬，再征高麗，未及出兵，而李世民於次年病死。對高麗的戰爭，是李世民晚年的一次錯誤軍事行動。當時房玄齡曾評之為“所存者小，所損者大”。