大唐武德三年七月，唐军在李世民的率领下，出关进攻王世充。王在刘武周、宋金刚被歼灭时就已预料到唐将以郑为下一个目标，因此早已做好了动员准备。按照当时唐郑的军事对比，郑虽然稍弱，但胜在本土作战，又采守势，原本应该会出现比较惨烈的拉锯场面，不料才一开战，王世充的局面就迅速恶化，郑国各地守将竟然纷纷不战而降。七月，张公瑾降；八月，邓州降；九月，田瓒以所部25州降（25州啊！），时德睿以所部7州降；十月，大将张镇周降，郭庆以管州降，魏陆以荥阳降，王要汉以汴州降。才三个月的时间，洛阳周围郡县全部落入李世民手中，洛阳成了一座孤城。
在隋末各家反王里，手下将领最热衷于投降的就是王世充了，其实，在唐大举进攻之前，王的部下就已经有不少降了唐。下面介绍几个最著名的例子，也许可以说明王世充的人才为什么会迅速流失。秦叔宝、程知节，原为李密部下，李密败后归降王世充，于武德二年闰二月降唐，该二人对王世充的评价是“多诈”二字，程知节更评论王世充“器度浅狭，而多妄语，好为诅誓，此乃老巫妪耳”，如果下级认为上级的为人好比老巫婆，那当然根本不可能有任何忠心可言。罗士信，武德二年七月降唐，罗是当时屈指可数的勇将，王给他的待遇与无名之辈邴元真之流相同；王的侄子看上了罗的坐骑，罗不肯献上，王强夺了罗的马送给了自己的侄子，罗终于怒而降唐。古人崇尚“士为知己者死”的精神，王世充“徒为儿女之态，以悦下愚”，当然得不到人心。
眼看局势不利，王世充亲自出面向李世民求和，双方在洛阳城外隔着洛水谈判，王发言道，唐帝关中，郑帝河南，我没有去进攻你的关中，你为什么要进攻我的河南？（井水不犯河水，我是无辜的）李世民答道，我大唐志在四海，你挡了我的路，我为此而来。（卧榻之旁岂容他人酣睡，你觉悟吧）王又提议说，让我们罢兵讲和，“不亦善乎”？（你看我已经在苦苦哀求了）李答道，我爸爸只命令我来灭了你，没有授权我和你讲和。（我就是不讲理了，你能把我怎么样？）于是和谈破裂了。
既然无法求和，王世充只得全力迎战，无奈人心已失，连战皆败，正面打不过，那只好用偷袭了。李世民作为主帅有个很不好的习惯，喜欢只带少数手下到最前线去看地形或侦察敌情。王世充早就知道李世民的这个爱好，一直都在等待合适的机会。机会在九月辛巳这天出现了，李世民只带了五百骑兵到魏宣武陵看地形，王世充立即帅步骑兵万余人前往突击，将李世民重重围困，唐军主力这时也已得知情况危急，屈突通领援兵拼命来救，但都被王部拦住。王的大将单雄信杀散李世民的卫士，直冲到李世民马前，眼看李世民就要当不成唐太宗，突然出现了一个叫尉迟敬德的奇迹，在单雄信举槊刺向李世民的一刹那从侧面把单雄信挑落马下。随后，尉迟敬德护着李世民杀出重围，终于和来接应的唐军主力会合，尉迟随即回身向王世充发起反冲击，出入王军如无人之境，士气大振的唐军跟随其后，结果反倒是王世充全军覆没，仅以身免。
这传奇的一战后来被改编为枣园夺槊、单鞭救主的说唐故事，至今仍为人津津乐道。
这里要介绍一下尉迟敬德（他的名字大家一定很熟，门神爷啊），他其实不是李世民的嫡系人马，而是太原李家的死敌刘武周的手下大将，当年与唐作战时曾造成唐军重大损失（死了一个王），刘武周失败时，他奋战到最后才投降。他归顺后一直也没什么出色表现，正好不少刘武周的降将逃跑了，军法部门怀疑他也有异心，索性先下手为强，把他关了起来，还向李世民打报告请求处死他。李世民大怒，说如果敬德要叛变我，早就第一个跑掉了，怎么可能留到现在？李不但立即放了人，还把尉迟请到自己的帐中，赐他金银，安慰他说，大丈夫结交以意气相投，我绝不信你会谋反，也请你不要因为我手下曾冤枉你就要离开，如果你一定要走的话，就用此金作为送别的礼物，来纪念我们共事一场。
士为知己者死，碰到这样难得的领导，尉迟敬德当然死心塌地，甘为李世民而死。看看李世民如何对尉迟敬德，再看看王世充如何对罗士信，也难怪最后天下姓李而不姓王。
这时王已失去了独自对抗唐军的能力，不得已，只好派了使者去向窦建德求援，窦与王是敌非友，王此举实为饮鸩止渴，但除此之外，再没有其他办法了。窦于武德三年十一月回信表示同意援救洛阳，但窦不怀好意，希望唐郑之间继续交战，到两败俱伤时再由他收渔翁之利，因此一直隔岸观火，不发援兵。
好在洛阳城的防御能力是极强的，守城器械里还包括了当时最强大的武器大炮飞石和八弓弩箭机，大炮飞石能将五十斤的大石掷二百步，杀伤力极强；八弓弩箭机则强大到夸张的程度，“箭如车辐，簇如巨斧，射五百步”，靠了坚城利“炮”，王世充在守城战中获得了成功。但是，象当年李密围城时一样，洛阳的粮食又快用完了。王世充决定在断粮前全力一搏，希望能重现上次击败李密的奇迹，于是，王军在武德四年二月开城出击，不知是否巧合，王军出击的人数与当年破李密时相同，也是二万。两军在洛阳城下血战，王世充和李世民都亲自上阵，王军在此战中斗志极高，死战不退（王的部队基本上是以隋朝的禁卫军－－骁果为班底的，战斗力极强），给唐军造成很大伤亡，连李世民都险些阵亡，大将段志玄一度被俘（又自己跑回来了），可惜王军最后仍然不敌唐军，在战死七千人后不得不撤回洛阳。这一战是唐郑之战中最惨烈的一战，也是王世充最后一次战略出击。此战之后，王世充只有咬牙死撑，每日里除了拼命守城，就是望眼欲穿地盼望窦的援军。
接下来就是著名的武牢关大战了，没错，不是虎牢关而是武牢关，呵呵，虎牢是武周代唐后改的，但为了大家的习惯，下面还是称虎牢关吧。
大唐武德4年3月，就在攻守双方互拼耐力之时，夏王窦建德认为卞庄刺虎的机会成熟了，窦建德亲率夏军主力向洛阳进发，兵力达到十余万，号称三十万。夏军一路攻克唐军占领的郡县，于当月到达洛阳东侧的虎牢关外。唐军将领大为恐慌，包括萧禹、屈突通、封德蠡在内的重臣大将纷纷请求李世民暂避锋芒，李世民认为虎牢关易守难攻，窦军短期内绝无可能与城内王军汇合，这正是各个击破的好时机，绝对不可功亏一篑。于是李世民留李元吉领一半兵力继续围城，自己率另一半兵力赶去虎牢关迎击窦建德。李世民就在大白天堂而皇之的撤走一半兵力去虎牢关增援，王世充在洛阳城头看在眼里，明知援军已到，却没有能力出城接应，夹击唐军，取胜的机会就这样被错过了。如果窦建德在二月到达，王世充的二万子弟兵出城夹击，不知局势会是如何。如今王军已丧失战斗力，使唐军可以轻松调主力迎击窦军，王世充心中不知是何滋味。当时唐军已经久战疲乏，见夏军势大，普遍心生畏惧。为了激励士气，李到达虎牢的次日就亲自出马要给窦建德一个下马威。
当天，李带了亲卫队五百骑出关去探窦的大营，两地间距离二十余里，李将所带兵马安排在沿途各处险要之地埋伏，伏兵分别由李世绩、秦叔宝、程知节率领，而李自己只带了尉迟等四骑，五个人大摇大摆就直奔窦建德大营。这实在是太疯狂了，简直是拿性命开玩笑，不过李世民是很有信心的，他对尉迟吹嘘说，我持弓箭，你用马槊，咱们走在一起，即便来千军万马也奈何不得，如果敌人见到我就跑掉，那算他们聪明。五个人离窦军还有三里时遇到了敌人的流动哨，李世民跳将出去，大喝一声，我乃秦王李世民也！一箭干掉了对方带头的小将。窦军中大惊，虽然不信真是李世民，但还是出动了五六千骑兵杀将出来。五人组中无名的那三个吓得面目变色，李世民命他们先撤，自己则和尉迟二人殿后。这二人的组合果然威力惊人，敌骑追在最前的一定中箭毙命，所以敌人不敢逼近（看来窦建德真是缺乏勇将）。从窦军的角度考虑，虽然不敢太靠前，但又不甘心就此回去，所以就不知不觉地被引入了李世民事先安排的埋伏。李世绩等人带了伏兵杀出，窦军仓皇而逃。
这一仗本身只能算小冲突，无关大局，但其本质其实是心理战，李世民只带了寥寥数人就敢到窦建德门口耀武扬威，而且还胜利而归，简直就有些望风披靡的味道，它给窦部的心理冲击是十分巨大的。
窦建德与李世民在虎牢关相持到四月，窦军久攻不下，接连小败，军中士气低落，李世民又派大将王君廓袭击窦的补给线，战况开始对窦军不利。窦的谋臣凌敬建议放弃进攻虎牢关，采用围魏救赵之计，趁唐军精锐尽在洛阳城下无法脱身之机，全军直扑唐的根据地关中，李世民势必进退两难，不得不从洛阳撤兵，而窦军则可立于不败之地，最坏的结果也不过是撤回河北而已。窦本已打算采纳凌的建议，但王世充的告急使者每天络绎于道，在窦面前痛哭流涕苦苦哀求，同时又贿赂窦左右将领，让他们在窦面前贬低凌敬（大意是说凌一介书生，不懂军事），坚持不撤兵，窦不知是侠义精神发作，还是仍然想继续刘彬的一箭双雕之计，反正最终没有采纳凌敬的建议。于是，窦无视相持所带来的种种不利，继续与李世民进行攻防战。
五月，李世民认为时机成熟，终于出兵与窦会战。双方于上午到达战场，夏军漫山遍野而来，李世民则坚守不动，相持到中午，夏军已又渴又饿又累，李世民趁机猛攻，并亲自冲锋陷阵。当时窦建德正召集群臣集会，李世民精兵直冲窦建德大营，窦手下众文官立刻狼奔豕突，大营中一片混乱，窦军的指挥系统陷于瘫痪。夏军将士虽然奋战，无奈指挥部被摧毁，最后终于不支溃败，仅被俘虏的就多达五万。窦在突围时中槊受伤，逃到牛口渚终于不支坠马，被唐将白士让、杨武威追上，白要下手杀窦，窦急忙大叫“勿杀我，我夏王也，能富贵汝”，一世豪杰，到此生死关头，也忍不住哀求饶命了。当天，李世民以胜利者的姿态与窦见了面，问窦说，我自管进攻王世充，关你什么事，大老远跑来送死？窦默然半晌，答到“今不自来，恐烦远取”。对这句话一直有不同理解，有人认为窦乘兴而来，却落得如此下场，穷极无聊下自我解嘲，但这样就简直是一副摇尾乞怜之态，未免太不符合窦的风格，因此这句话可以理解成很正式的意思，那就是“为了争天下，你我早晚将有一战，就算这次我不来攻你，你也会去攻我，何必说那么多废话世充见面，窦、王二人唯有相对流泪。王世充见大势已去，不得不开城投降。七月，李世民凯旋回到长安，将窦建德、王世充向李渊献俘。李渊一向很有兴趣将被俘的敌方首领公开处斩，比如薛仁果、李轨、萧铣、李子通等人都是死于长安，窦建德也没能例外，被斩于长安市中。
虎牢关之战双方的优劣。虽然唐军处于腹背受敌，但是依托虎牢关一夫当关万夫莫开的地形把作战的主动权控制在自己的手中。而且夏军此前从未败过，还收编了徐圆朗，孟海公的部队，士气正旺。而且在此之前的黎阳之战中曾经击败过唐军生擒了唐军主帅（大草包李神通，因为是皇亲才成为主帅。和李世民一比用范大厨的话说“都是皇亲国戚，人和人咋就差距这么大捏？”自己被抓也就罢了，一同被擒的副帅可是大大的名，就是和李靖齐名的徐世绩，后来的李绩）。但是夏军也有自己的弱点，首先是远道而来，后勤紧张，其次夏部有相当一部分是收编不久徐孟的部队，在指挥配合上和旧部有差距，而最大的弱点我认为就是窦起兵时河北一无隋军主力二无大的其他反王势力，虽然发展的很快，但从未打过硬仗恶仗，士兵素质不如唐军，战局有利时尚可，一遇挫折很容易不知所措。
针对夏军的弱点，李世民不愧为中国历史上超一流的统帅，他首先亲率精兵扼守关城，接着居然只带4人就敢挑战夏军，说到这，真不知道说他是勇敢好还是疯狂好，不过此举沉重打击夏军的士气，在敌我两军中留下了必胜战神的形象。然后和夏军对峙两月不出战消磨夏军的锐气－－这是秦王对付强敌的惯用手段－－同时为了防止窦转攻关中用激将法命李元吉加紧攻打洛阳却故意不切断王世充与窦的联系，让窦觉得王已经快撑不下去了，转攻长安如果洛阳很快陷落了自已就会在长安城下全军复没。待时机成熟后展开决战，还是后发制人，抓住夏军正在开会，主要将领不在军中的机会亲自实施中央突击，奠定胜局。自此以后大唐在中原基本已无对手了。