李世民的这次伏击让窦建德勃然大怒，从三月下旬到四月末，恼羞成怒的窦建德派遣大军对虎牢关发动了数次强攻，然而李世民指挥若定，将窦建德的攻势一一化解，夏军始终不能逾越雷池半步！四月三十日，王君廓出其不意的截获了夏军的全部粮草，并且还俘虏了夏朝的大将张青特。
如此一来夏军战斗意志持续下降，每天都有人盼望着班师。而李世民经过这一个月的对峙，渐渐的摸清了窦建德的脾气秉性，一个计划已经在他的心中慢慢形成。五月一日，李世民北渡黄河，在接近广武的地方，故意把一千多匹战马放到黄河中的一个小岛上吃草。当天傍晚，李世民悄悄返回虎牢，严阵以待！诸将都不明白此举何意，李世民笑而不语。第二天，探马来报，窦建德率领所有部队进至牛口，开始筑营列阵。其阵势北至黄河，西至汜水，南到鹊山，连绵二十里，战鼓齐鸣，兵威盛大。
唐军将领都不明白为什么窦建德突然如此动作，这时李世民开始解释，“我将战马放出去吃草，窦建德必然以为我军粮草即将告罄，定然会抓住这个机会想要一举消灭咱们！如今这个计划果然奏效！”然后李世民带领诸将登上高岗眺望夏军营寨，只见夏军声势浩大，连绵不绝。士信感叹道，“河北人马，果然雄壮！”然而李世民却微微一笑，“将军未免高看了夏军，窦建德在山东起兵，没有遇到过真正的强敌，如今正身涉险境，却鼓噪喧哗，毫无纪律；并且紧逼城下列阵，足以表明其轻敌之心。我们按兵不动，他们的士气定会衰竭，列阵太久，士卒疲惫饥饿，势必后撤，到时候我们突然发动进攻，没有不胜的道理。我跟诸位打赌，过了中午，一定把他们击破！”
众将面面相觑，对李世民的话却不大相信！夏军十万，唐军三千，这能打赢？！！！然而李世民却不管众将想法，立即派人前去召回正在放牧的战马，只等战马一回来，就立即发起攻击！
突然夏军中奔出三百骑兵渡过泗水，来到关前，大声叫喊，“唐童，两军阵前无以为戏，干脆派出数百勇士比试比试如何？”李世民听完当时就乐了，“窦建德真是狂的可以，竟然不带攻城器械直接闯关，既然他想玩，那咱们就陪他玩玩！王君廓，你带两百长槊兵去会会他，记住，不能赢，也不能输！”
王君廓顿时就为难了，“殿下，这……”众将也是疑惑不解，李世民笑着说道，“别问那么多，照做就是，要是不能达到我的要求，军法从事！”
王君廓为难的领命而去，于是虎牢关下很戏剧的一幕就出现了，一开始唐军被压着打，然而就在将要被打败的时候，突然奋起，将夏军压下去，然而就在要打败夏军的时候却突然又撤下来。如此来来回回，倒是谁也奈何不了谁。两军打了一上午，打了个不分胜负，于是双方鸣金收兵。
这时，夏军阵前突然出现一员将领，此人正是王琬。他在阵前对着虎牢关指指点点耀武扬威，然而李世民却浑不在意，目光直盯着王琬的马，此马乃是隋炀帝的御马，神俊非常。李世民由衷的赞叹，“这马真是好马啊！”
旁边尉迟恭听到了，“大王喜欢此马吗？”李世民没说话，点点头，“大王稍待，末将这就帮您把马牵回来！”李世民还没回过神，尉迟恭就已经下楼了，李世民大喊，“将军回来！我岂能因为一匹马而损失一员大将！”然而尉迟恭全然不听，只见尉迟恭出得关前直奔王琬而来。夏军一个个都呆了，这家伙要干嘛，竟然忘记了抵抗，而王琬更是像傻子一样呆愣在当场。尉迟恭奔到王琬跟前，一巴掌将王琬打的晕头转向，然后拉起缰绳就往虎牢关走！而夏军将士则眼睁睁的看着尉迟恭牵着一人一马回到了虎牢关！
而夏军没有接到总攻的命令，只得待在原地不敢妄动。从早上一直站到午后，个个疲惫不堪，饥渴难耐，有的坐下休息，还有的竟然互相争夺饮水。李世民看到大喜，当即下令，“宇文士及，你马上带领三百骑兵掠阵，如果夏军，如果夏军阵势没有松动，你就回来。要是阵脚一动，你马上变佯攻为真攻！”
宇文士及领命而去，李世民则集结大军，命令每人将唐军旗帜卷起来带在身上随时准备进攻！诸将立刻前去准备待命，而李世民则待在关楼上目不转睛的盯着夏军阵势。只见宇文士及三百骑兵风一般的略向夏军，而夏军竟然出现了一片骚乱，宇文士及按照李世民的计划立刻发起进攻！
而李世民也已经准备完毕，随即率领全部兵马如猛虎一般直扑夏军！很快夏军阵型就被打乱，不知为何，窦建德的骑兵一直没有出来抵挡唐军。李世民率领大军直扑夏军中军大帐，这才明白，原来是朝臣挡住了骑兵的去路，李世民大喜，真是天助我也！随即展开猛烈进攻，而唐军将领个个大发神威，杀的夏军丢盔弃甲！
窦建德无奈，在亲兵的护卫下，向营地东面的高坡撤退。唐军将领窦抗拼命追击，夏军奋死抵御，将窦抗击退。与此同时，李世民率领骑兵在夏军中来回冲杀，所到之处，夏军士兵无不望风披靡。唐淮阳王李道玄一马当先、冲锋陷阵，身上连中数箭，身下的坐骑更是被射得如同刺猬，可李道玄勇气不减，依然坚持战斗，每射一箭，敌兵必定应声而倒。李世民命他骑上备用马匹，跟在自己身边。
夏军虽然在人数上占据绝对优势，可他们的阵势早已被唐军冲垮，指挥系统几乎完全瘫痪，只能各自为战。为了彻底击垮夏军残存的斗志，李世民率程咬金、秦叔宝、史大奈、宇文歆等人，卷起旗帜，从仍然在顽抗的夏军阵地中穿过，从阵后突出，随即将唐军大旗高高竖起，夏军见状，顿时斗志全丧，一举崩溃……
此一战，夏军全线崩溃，唐军追杀三十里，斩首三千余级，俘虏五万余人。虎牢关之战就此结束，一代枭雄的末路也就此到来。
