武德三年(620)七月，李世民在平定了西北的割据势力之后，奉命率大军出关东征。

这时，李密、宇文化及等人都已失败，关东中原地区只剩下王世充、窦建德两支武装，江南仍然还有杜伏威、萧铣两股力量。李世民一出关，首先要解决的是王世充和窦建德两大问题，他们比李世民在西北战场所遇到的对手要强得多。

当然秦王李世民所率的唐军主力，也比四年前攻洛阳时强大得多，就军事力量而论，关东任何一个武装集团单独和唐军相比，都比不上。但是，假如王世充、窦建德联合起来，或者再加上杜伏威、萧铣，那么关东军事集团的力量将大大超过唐军。如果局势按照这样发展，李世民就很难应付这种局面了。然而，王、窦在唐军的攻势面前并没有能够联合起来，而是仍然处于敌对状态，王世充军攻窦建德之黎阳，窦军则攻王世充所据之殷州，相互之间斗争激烈。杜伏威远在长江下游，与王、窦好像不相往来，李渊利用了这一点，派说客拉拢了杜伏威，使其在东方派兵助唐。

另外，在幽州的原隋朝总管罗艺也归附了唐政权，从北方牵制了窦建德军的力量。盘踞长江中游的萧铣，原是后梁皇室的后裔，与王、窦也无任何瓜葛。还在李世民出关之前，李渊已派河间王李孝恭为山南道招慰大使，与李靖一起率军自金州出巴蜀，再沿长江而下，攻克信州，直逼萧铣的割据中心江陵，从南方与李世民所率唐军形成相互呼应之势。

这样，王世充、窦建德实际上四面都受到唐军的威胁。因此，李世民率军出关时，在战略上居于主动出击的极为有利的地位。在战略方法上，李世民决定先吞并王世充，占领洛阳后再攻窦建德。他之所以这样选择，一是担心舍近就远先攻窦建德，容易腹背受敌，遭受夹击；二是王世充的武装集中在洛阳，易于聚歼；三是洛阳乃隋的东都，政治上和军事上的地位极为重要，攻克之后，可使唐军处于更有利的地位。

王世充郑军的长处，一是占据洛阳地区多年，防守经验非常丰富，且熟悉地形，士气顽强；二是洛阳外围防卫严密，李密瓦岗军屡攻不破，可见一斑。但郑军在政治上、军事上都存在着致命的弱点。

第一，王世充曾经是隋炀帝的亲信，他是直接接过了隋政权，是在镇压反隋斗争的基础上起家的，因此郑的统治不得人心，无法获得人民的支持和帮助。

第二，在东都的上层统治集团内部，矛盾重重。一部分关陇军事贵族，始终倾向于唐，被俘的李密旧将，大部分不愿为王世充卖命，凡属于裴仁基一派的，如秦叔宝、程知节、罗士信等人，都先后弃郑降唐。武德二年，在东都还发生了独孤武都和裴仁基的两次叛变。

第三，郑政权所控制的地方州县非常不巩固，大部分官吏都明白王世充根本无力派兵保护自己，因此当他们看到唐郑相争锋时，就纷纷倒向唐。

第四，王世充的主力军队，由江淮排攒手组成，善于防守，进攻能力较弱，不适合野战。

第五，郑的政治中心洛阳距前线新安不过百里之遥，完全暴露在唐军面前，使郑在战略方面处于被动地位。

另外，洛阳距补给地回洛仓虽然不远，但由于距前线太近，粮道保护十分困难。

在唐军方面，这次虽是在控制区外作战，但和四年前那次东征相比，情况已大不相同。唐的后方地区大大扩大，特别是后顾之忧——突厥已解除，后方基地是巩固、安定的。武德三年(620)七月，唐在关中施行了一项重要改革，即“初置十二军，分关内诸府以隶焉。每军将副各一人，取威名素重者为之，督以耕战之务”,把军事与农业生产结合起来，为前方提供了兵员、粮草等坚实的后备力量。

从前方来说，李世民这次出关带走了唐大部分精锐部队，数量上和质量上都压倒了郑军力量。而且唐军屡获大胜，士气高涨。从地理条件方面看，唐军出关有所谓高屋建翎之势，十分有利。总之，唐军在军事上完全居于战略优势地位。

武德三年(620)七月壬午，李世民率唐军到达新安，此地离洛阳西七十里。面对来势凶猛的强大唐军，王世充一面亲率步骑三万向西迎战，一面部署加强洛阳的防卫工事。

他从所属的州县征集兵员，集中到洛阳，分遣自己的兄弟子侄任要职，防守洛阳要害的五城，齐王世恽守南城，楚王世伟守宝城，太子王玄应守东城，汉王王玄恕守含嘉城，鲁王道徇守曜仪城。

另外，还加强了洛阳的外围防线，也是派遣兄弟子侄镇守襄阳、虎牢、怀州等要地。这些情况说明，王世充除了相信自己的兄弟子侄外，基本上不相信别人。

李世民这次所采取的战术是攻坚战，与打击薛氏父子、刘武周的两次战争不同。

第一仗是进攻郑军西线的主要据点慈涧，这是进围洛阳的要道。王世充闻讯率三万部众来救。李世民一面派大将罗士信率前军围慈涧，一面亲率轻骑赶赴前线观察敌阵。不料半途与王世充大军相遇，寡不敌众，且道路艰险，难以退却，被郑军所围，情势十分危急。李世民不慌不忙地拈弓搭箭，左右连射，敌人无不应弦而倒，反而擒获郑军左建威将军燕琪，好不容易才杀出重围。

李世民满面尘垢，回到营门，守门军士都认不出来了，李世民解胄自明身份，方能够得进。第二天，李世民率步骑五万直逼慈涧，王世充知道难以抵挡，还没有交战，即弃城撤军回洛阳，准备凭险固守。

李世民在占领慈涧后，立即部署进攻洛阳的外围防线，完成对洛阳的包围。他派行军总管史万宝自宜阳南占据龙门，将军刘德威自太行东包围河内，上谷公王君廓自洛口切断郑军饷道，怀州总管黄君汉自河阴攻回洛城。李世民则亲率大军屯于洛阳北的北邙山，连营逼近洛阳，牵制王世充对外围防线的支援。

战事按照李世民的部署顺利进展。从八月至九月，黄君汉以水军袭取了回洛城，切断了河阳南桥，降服其堡共二十余个，并击退王世充太子王玄应援军的反攻；刘德威袭击怀州，入其外城，占领堡垒，史万宝进军至寿安的甘棠宫；王君廓先攻下辊辕关，接着大败来支援的郑将魏隐等部，然后往东长驱直至管城。郑政权的州县官吏目睹唐胜郑败的形势，纷纷归附于唐，其中有邓州、显州总管所属二十五州，以及尉州刺史所部的杞、夏、陈、随、许、颍等七州。

由于这些州县的官员们大批降唐，洛阳与南阳间的通路被切断，使郑失去了南方的外围屏障。李世民对归附的郑官一律保留原职，有的还加以提拔，让他们治理原来的地方。这样进一步分化瓦解了郑政权，使洛阳完全陷于孤立的境地。

次年二月，王世充的侄子王泰放弃河阳逃走；怀州刺史陆善宗率城降唐；太子王玄应带兵数千人自虎牢护运粮米，被唐将李君羡部消灭；保护洛口的悍将单雄信等在王君廓围困下苦苦固守，后来李世民亲率步骑五千增援，单雄信在强大压力下弃城而逃。不久，王君廓又夜袭虎牢，取得了胜利。与此同时，唐大将李大亮奉李渊之命从南路连克樊城镇、沮州、华州，牵制了襄阳的郑军，给李世民大军以有力地配合。

这时，洛阳的外围据点大多被唐军控制，郑外围防线被彻底摧毁，李世民率大军浩浩****地来到洛阳城下。于是，王世充出兵于洛阳城西北的青城宫，隔水与李世民军相对。他想与唐军讲和，隔河对秦王李世民说： “隋室倾覆，唐帝关中，郑帝河南，世充未尝西侵，秦王忽举兵东来，这又是为何?”李世民使宇文士及回答： “四海皆仰皇风，唯公独阻声教，为此而来。”王世充又说：“相与息兵讲好，不亦善乎!”宇文士及干脆回答说：“奉诏取东都，不令讲好也。”

虽然外围防线已被攻破，但洛阳守军仍有相当强的实力，因而对唐军的进攻，进行了顽强地抵抗。有一天，李世民在榆窠打猎，遇王世充领步骑数万来战，王世充骁将单雄信直逼李世民，情势十分危急，幸好尉迟敬德跃马大呼，横刺单雄信落马，郑军才稍退。尉迟敬德保护秦王世民冲出重围，随后掉头再率骑兵与王世充交战，几个回合，大败郑军，并擒获王世充将领陈智略，获排攒兵六千人。

回营后，李世民感慨地对尉迟敬德说： “比众人证公必叛，天诱我意，独保明之，福善有征，何相报之速也。”因此赠送金银一箧。原来尉迟敬德曾是刘武周的部将，柏壁之战时，与寻相一起降唐，跟随李世民东征，没想到出关后，寻相仍勾结刘武周旧部起兵叛唐，因此牵连到尉迟敬德。一些唐将怀疑他也将叛变，把他抓了起来，囚在军中。

行台左仆射屈突通、尚书殷开山对李世民说： “尉迟敬德初归国家，情志未附，此人勇健非常，絷之又久，既被猜贰，怨望必生。留之恐贻后悔，请即杀之。”李世民说： “寡人所见，有异于此。尉迟敬德若怀翻背之计，岂在寻相之后耶?”李世民不仅不准杀他，而且当即下令释放，召尉迟敬德进入自己的卧室之内，赠予他金银，对他说： “丈夫以意气相期，勿以小疑介意，寡人终不听谗言以害忠良，公宜体之。必应欲去，今以此物相资，表一时共事之情也。”

其实尉迟敬德不一定没有叛心，他的心情是矛盾复杂的，因为李世民爱才与信任，施之以恩德，使尉迟敬德极为感动。自此以后，尉迟敬德对李世民忠心耿耿，成为李世民的心腹大将。

这时，唐、郑之间的战争进入急剧阶段。二月辛丑，李世民移师青城宫，尚未扎营，王世充率众二万从方诸门出城，在谷水边凭借废弃的马坊布阵，气势汹汹地想要与唐军决一死战。李世民将精兵良将部署在北邙山，然后登上魏宣武陵瞭望敌阵。他见王世充倾巢而出，觉得是个歼敌的好机会。便命屈突通率步兵五千渡水进攻，并关照一旦开仗则放狼烟。等到见烟起，李世民亲率骑兵南下，直冲敌阵，与屈突通部合势力战。战事进行得十分激烈。李世民急于了解敌阵的纵深情况，便与精骑数十杀进敌阵，一直冲到敌军阵后。由于地形不熟，李世民与骑兵散失，只有将军丘行恭随侍在侧。王世充立即率骑兵紧追，李世民坐骑中流箭而毙，丘行恭赶紧回马射箭，发无不中，挡住了追兵。丘行恭将自己的坐骑让给李世民，自己执长刀步战，奋力保护。两人一前一后，好不容易冲出重围，与大军会合。李世民了解敌情后，继续挥军进攻。

王世充也率众殊死搏斗，队伍四次被唐军冲散，又四次迅即聚合。战斗从早晨打到中午，郑军渐感不支，王世充下令撤退，双方胜负才见分晓。李世民率军紧追，直抵城下。

王世充退入洛阳城，李世民乘机下令猛攻。洛阳守军皆用重武器，防守很严。大炮飞石，重五十斤，掷二百步；八弓弩箭如车辐，镞如巨斧，射五百步。李世民挥兵从四面攻城，昼夜不息，但都被击退，二十余日不克。攻城战处于胶着状态。这时，一部分将士久战疲惫思归，总管刘弘基建议李世民班师回关中。

李世民对将士说： “今举大计而来，当一劳永逸。东方诸州已望风款服，唯洛阳孤城，势不能久，功在垂成，奈何弃之而去!"远在长安的李渊听说洛阳守备坚固，久攻不下，便密令李世民退兵。可是李世民身处前线，更了解战场的实际情况，深信自己的判断没有错，因此坚持围攻洛阳，拒不撤兵。唐军将领和士兵见主帅斗志坚决，也抖擞精神，继续攻城。

到了三月，洛阳城由于长期被围，粮食严重缺乏，草根木叶都吃尽，公卿贵族连糠皮粗屑都不充足，死者相枕于道，城中三万家减至三千多家。眼看马上就要攻下洛阳城了。但是就在这紧要关头，形势骤变。河北的窦建德率众十余万人，到达成皋的东原，援救被围困的王世充，对唐军的侧翼形成了严重的威胁。于是，一波未平，另一场大战又即将展开了。