魏征對竇建德深感失望，他決定去長安投靠唐太子李建成。 此時李世民已經在武牢關外布下了天羅地網。 李世民在武牢關外設下埋伏。竇建德果然中計，埋伏在各處的唐軍紛紛沖出，與竇建德的軍隊展開激戰。竇建德就在亂軍中被活捉了。 李世民釋放了五萬名俘虜，同時規勸竇建德本人也歸順大唐。王世充見竇建德已被俘虜，最后的希望也已破滅，只得開城投降。 勝利的消息傳到長安。李淵沒想到李世民竟然一次除掉了自己心頭的兩個大患。秦王的功勞又一次觸動了他的心事，李世民在各方面的表現都超過了太子李建成。他向心腹大臣裴寂提出想讓秦王李世民做太子的想法。裴寂認為太子之位事關重大，不可輕下結論，還是從長計議。李淵只好把這件事暫時放下了。 李世民率領軍隊進入了洛陽城。紀律嚴明的唐軍入城后沒有引起洛陽城的騷亂，但因為長達一年的死守，洛陽城中已經是一片破敗的景象。