武德二年十月初八，刘武周派宋金刚攻下浍州，兵锋甚锐。
裴寂生性胆怯，又无将帅之才，见宋金刚来势很凶，别无计策，惟有派使者络绎不绝地向朝廷告急，逼迫虞州、泰州百姓躲入城堡，焚毁掉他们的村落家园，不给刘武周留下任何值钱东西。老百姓因此惊扰愁怨，都想入山林为盗贼。夏县人吕崇茂趁机聚众造反，自称魏王，响应刘武周。裴寂派兵征讨，反被吕崇茂打败。
李渊闻报，下诏派永安王李孝基、工部尚书独孤怀恩、陕州总管于筠、内史侍郎唐俭等，率兵征讨刘武周。
此时，隋朝旧将王行本仍占据着蒲坂，与刘武周遥相呼应，关中为之震骇。李渊见河东根基尽为刘武周所得，非常担心关中的稳固，便下手诏说：“贼兵势力正盛，难与争锋，应该放弃大河以东之地，谨慎据守关西之地。”群臣默不作声，因为谁也不敢率兵去打退刘武周。
秦王李世民得知父皇要丢弃河东，连忙上表说：“太原，乃是王业的基础，也是立国的根本；河东富庶，京城资用，靠它提供。如今若完全丢弃它，儿臣实在不忍。请求父皇，让我统精兵三万，一定要消灭刘武周，恢复汾、晋之地。”
李渊见次子李世民愿率兵出征，心中大喜，于是将关中之兵全交给李世民统帅，前去讨伐刘武周。为示隆重，十月二十日，李渊驾临华阴，在长春宫为世民送行。
十一月十四日，刘武周派兵攻打浩州。世民闻报，亲率大军，由龙门渡过黄河，驻扎在柏壁，与宋金刚相对垒。这时的河东各州县，屡经战火，已被兵匪抢掠一空。人民穷困，仓廪无粮，民情惶惶，纷纷躲入城堡，以逃性命。世民大军前去征粮，了无所获，军中于是缺乏粮草供应。李世民发布命令，晓谕百姓，称王师到此，讨伐逆贼，民众无须惊慌藏匿。附近百姓听说是李世民统兵到此，知道他向来军纪严明，不侵扰百姓，便纷纷出堡归附。由近及远，一天比一天多，有的还开仓献粮。世民大军粮草，因此得以充足。
世民下令大军休兵秣马，养精蓄锐，坚壁不出，只命一名副将率领轻骑，伺机扰乱敌人。
宋金刚粮草也已不多，本想速战，怎奈唐军坚壁不出。宋金刚兵疲力衰，攻势渐弱了下去。
这一天，李世民带领几十名骑兵，亲自去侦察敌情。骑兵们四散前行，世民只和一名贴身卫士，登上一座小山丘，稍事休息。因为太疲乏，竟然睡着了。
不久，宋金刚的人马从四面把小山丘合围了起来，世民二人一点也无知觉。
在这最危急的关头，正好有一条蛇在追逐一只田鼠。田鼠奔逃时，触到了卫士的脸上，将他惊醒。卫士一看，敌兵已合围上来，立即叫醒世民。二人上马飞奔，才走了一百余步，就被敌兵赶上。
李世民开满雕弓，用大羽箭射杀了一名敌军骁将。敌骑兵见李世民英勇异常，连连退却。二人赶快离开险境，敌兵不知道世民的身份，也不追赶。
十二月二十五日，李渊狩猎华山，以督河东战事。
于筠急于求功，激永安王李孝基急攻吕崇茂。独孤怀恩请求先备好攻城之具，再去围攻吕崇茂窃据的夏县，李孝基答应了他的请求。吕崇茂见唐兵攻势很急，连忙向宋金刚求救。宋金刚见到求救使者，派大将尉迟敬德、寻相率兵，突然赶到夏县，反倒将李孝基围了起来。吕崇茂、尉迟敬德里外夹击，李孝基表里受敌，全军覆没。李孝基、独孤怀恩、于筠、唐俭和行军总管刘世让均被俘虏。
李渊听说李孝基全军覆没，征裴寂入朝，责他督军无方，数落他说：“义旗初举时，足下有辅佐之功，官职爵位也已到了人臣之极。前一次去抵抗刘武周，兵力足以破敌，足下却全军覆没，仅以身免。朕不加罪，又让你再次率兵督战，而部下又遭丧败。阁下难道无愧于朕么？”于是将他下狱问罪。
过了不几天，李渊又觉得想得慌，便将他释放，待他比以前还好。
尉迟敬德、寻相获胜后，返回浍州。李世民派兵部尚书殷开山、总管秦叔宝向其挑战，双方大战于美良川。唐军大胜，斩敌二千余人。敬德、寻相逃回城中。
不久，敬德、寻相奉命，率精兵暗中奔赴蒲坂，增援王行本。李世民探得消息，亲率步骑兵三千人，从小路连夜急行军，赶到安邑，中途截击敬德、寻相。敬德、寻相猝不及防，全军覆没，二人仅以身免。世民尽数俘虏了敬德残部，乘胜返回柏壁。
世民部将都请求与宋金刚决一死战。
世民说：“宋金刚孤军深入，如今其精兵猛将都汇聚于此。刘武周窃据太原，就是靠宋金刚作屏障。而宋金刚军中没有积蓄，全靠抢掠以供军需，故而急于速战速决。我军则应该闭营不战，养精蓄锐，挫其兵锋。同时分兵攻击汾州，击其心腹之地。待他粮尽计穷，自然逃遁，我则乘势掩杀。因此，我军应该静待这一时机的到来，不宜速战。”
敌情正如李世民预料的那样，刘武周急于速战，故四处出击。
战局似乎仍不利于唐军，刘武周的攻势不减。
永安王李孝基被押往太原，私下计议逃出敌营时被觉察。刘武周一怒之下，将其斩首。
时值严冬，双方相持到年底，宋金刚见李世民坚壁不战，也无奈何。
武德三年正月初，李世民遣大将秦武通攻打王行本，以消除唐军这一肠梗阻。秦武通将蒲坂城团团包围。王行本出城交战，大败入城。既无粮草，又无援兵，想突围出去，也无几个兵士相随。欲生不得，欲死不甘。正月十四日，只好打开城门投降。
正月十七日，李渊亲赴蒲州，勉励得胜将士，并将王行本斩首示众，又亲赴舜庙祭祀。
秦王李世民从柏壁赴蒲州拜谒李渊，商议军情。李渊见世民出战，即获胜仗，内心非常高兴，嘱世民全权处理河东军务。
宋金刚听说唐朝皇帝到了蒲州，便派大军围住绛州，企图攻下绛州后，再直取蒲州。
李世民见敌情紧迫，劝父亲离开蒲州。
正月二十九日，李渊返回长安。
二月初六，京城长安发生小地震。李渊前往华阴避震，顺道勉励前方将士。
同时，刘武周又加强了攻势，派兵偷袭潞州，攻下了潞州的长子、壶关二县。潞州刺史郭子武未能抵抗住刘武周的攻势，李渊派将军王行敏前去增援。王行敏本与郭子武不和，有人告发郭子武准备投敌。王行敏一到潞州，就借机杀掉了这个政敌。
二月十一日，刘武周又派兵侵袭潞州，王行敏将其打退。
二月二十日，李渊派将军桑显和从南面攻击夏县的吕崇茂。
当初，工部尚书独孤怀恩率兵攻打蒲坂的王行本，久攻不下，部下伤亡很多。李渊多次发手诏斥责他，独孤怀恩因此心怀怨恨。
怀恩本是皇亲，李渊曾经跟怀恩开玩笑说：“你姑姑的儿子都已是天子，下面是不是该轮到舅舅的儿子了？”
原来，独孤怀恩的姑姑一为隋炀帝之母，一为李渊之母。怀恩是隋文帝独孤皇后弟弟的儿子。李渊作为天子，本不该说这样的玩笑话，独孤怀恩居然也就当真了，并以此自负，还常常扼腕自叹：“我家难道仅仅是女子显贵么？”由此就颇怀野心，暗中与部下元君宝谋反，想过过天子瘾。后来攻打宋金刚时，和于筠、唐俭、元君宝等一同被尉迟敬德俘虏。
眼看无生路时，元君宝向唐俭遗憾地叹息道：“独孤尚书最近正在谋大事，贵不可言。当时如果早决断，哪会有此等虏囚之辱！命啊，都是命！”
等秦王李世民在美良川大败尉迟敬德时，独孤怀恩趁机逃出，李渊又派他率兵攻打蒲坂。元君宝听说独孤怀恩又统帅大军，便在俘虏营对唐俭说：“独孤尚书大难不死，现在又率兵攻打蒲坂，可真是王者不死，吉人自有天相啊！”
唐俭听说此言，十分担心独孤怀恩奸谋得逞，不利当今皇上，便以囚徒身份去游说尉迟敬德，陈说利害，让敬德允许刘世让以使者的身份与唐军讲和，各自退兵。敬德已领教过李世民的厉害，加之军中缺乏粮草，便应允了。
唐俭密令刘世让将独孤怀恩的谋反之情密报李渊。
此时，王行本已经投降，独孤怀恩接管了蒲坂城。
李渊正要渡过黄河，前往怀恩营中慰劳将士，已经登上龙舟，恰好刘世让赶到。李渊听到这消息，惊出一身冷汗，连连感慨到：“吾能免遭毒手，岂不是上天的意志么！”便立即返回，派使者去怀恩大营，命怀恩前来拜谒。怀恩并不知奸谋已经泄露，便带了几名随从，轻舟前往谒见李渊。刚到李渊行宫，便被羽林军拿下，打入囚牢，又命各有关官员抓紧捕获怀恩同党。
二月二十日，将独孤怀恩及其同党一并诛灭。
三月初二，刘武周派大将张万岁攻打浩州，李仲文将其击退，并俘敌数千人。
三月二十一日，刘武周又派兵攻打浩州。行军副总管张纶大破刘武周，俘斩敌千余人。张纶、李仲文乘胜进兵石州。刘武周守将刘季真见唐兵势大，便诈降张纶、李仲文。李渊授刘季真为石州总管，赐姓李氏，封彭山郡王。但他仍首鼠两端。
四月初三，李渊祭祀华山。四月初九，返回长安，设益州道行台。
河东战局逐渐向有利于唐军的方向发展。刘武周多次攻打浩州，为李仲文所败，势已穷困。他倚为屏障的宋金刚军乏粮，难再兴风作浪。
四月十四日，宋金刚率部北撤，秦王李世民见决战时机已到，率部追击宋金刚。
四月二十一日，李渊为勉励秦王，授秦王李世民为益州道行台尚书令。
秦王李世民在吕州追上了刘武周骁将寻相，大败其兵。寻相率残兵败将仓惶北逃，如丧家之犬。李世民乘胜穷追，一昼夜急行军二百余里，与寻相残部交战十余回合，均有斩获。追至灵石县南面的高壁岭，这里山大沟深，地势曲折险要。
行军总管刘弘基拉住世民的马头，劝谏说：“大王破贼，一路乘胜，追敌至此。敌已丧胆，大王之功也已彰显。兵法云：‘穷寇勿追。’大王深入敌穴不止，怎么这样不爱惜自己？况且我军士卒又饥又疲，还望大王扎营于此。等将士休整过来，兵粮齐备，然后再进兵追击也不迟啊！”
世民开导他说：“宋金刚粮尽计穷，这才向北溃逃。其部下也因粮饷不济，而众心离散。大功难成而易败，所谓功败垂成；良机难得而易失，所谓时不再来。宋金刚本是有勇无谋之辈，此时逃遁，全为保存实力，苟延残喘，早已无暇用计设伏。我军一定要抓住这一天赐良机，乘势消灭他。如果在这里休整逗留，给他留下喘息的时间，让他从容筹划，恢复元气，我军再要消灭他可就难了。本王竭忠报国，岂能顾惜区区一己之身！”说完，便驱马前进，打起头阵。
众将士一见秦王如此奋不顾身，便也不好再说饥饿疲劳。大军日夜兼程，在雀鼠谷追上了宋金刚残部。
这雀鼠谷南北狭长，汾水自北而南，流经其间。两崖都是嵯峨的石山，狼蛇出没，杳无人烟。高壁岭居于山谷的中部、汾水的东南面，是个战略要地。
世民见在山谷中部追了上敌人，心中大喜。因为这是一个用兵设伏的好战场，随即命令大军作好战斗准备。世民仔细筹划，命几支轻骑抄小路，从侧翼在几个不同的险隘山口骚扰敌人。大军主力则从尾部包抄分割，蚕食敌军。
当日连打八仗，连战连胜，俘虏斩杀敌人数万。宋金刚则只有招架之功，毫无还手之力。
当夜，世民命大军宿营于雀鼠谷西原休整。
宋金刚见李世民没有追杀，顾不得休息，连夜向北面的介休城逃窜。
此时，世民军中粮草也已供应不上。世民两天没有进食，连着三天没有解甲休息。军中只有一只羊，世民命令将羊熬成汤，把肉给士兵吃，自己仅喝了一点汤。
四月二十三日，陕州总管于筠从宋金刚军中逃了出来，便去拜见世民，并向世民禀报了宋金刚残部的情况。原来宋金刚连夜逃回介休城，还有残余兵马二万余人。世民知道自己兵力占绝对优势，宋金刚已是强弩之末，便率大军追至介休，将孤城包围起来。
宋金刚从西门出城应战，将残部背靠城池列阵，南北绵延七里许。李世民派总管李世勣、程知节、秦叔宝从敌军北面进攻，翟长孙、秦武通从南面进攻。
双方刚一接战，唐军稍稍退却，被宋金刚乘势冲杀，形势于唐军不利。正在此时，李世民率精锐骑兵，突然杀向宋金刚军阵的背后。宋金刚腹背受敌，军中顿时大乱，人马互相践踏，慌不择路。世民大获全胜，斩敌首三千级。
宋金刚领着几百名残兵逃脱，世民率兵穷追几十里，一直追到介休城北五十里许的张难堡。
此时，浩州行军总管樊伯通、张德政据堡孤守了许多天。世民见堡中将士难艰自守，未失城池，便脱下甲胄，向他们致意，以示勉励。堡中将士见援军到来，喜极而泣。当听说秦王已两天没有吃饭时，连忙献上仅有的浊酒和粗粝的小米饭。
世民知道宋金刚仅带了几百名残兵北窜，气数已尽，便不再追赶，又回师介休。
宋金刚的骁将尉迟敬德、寻相收拾残军，困守介休城，孤木难支。李世民知道尉迟敬德是一员虎将，有心收用，便派任城王李道宗、宇文士及入城劝降。尉迟敬德、寻相见大势已去，久闻秦王用兵如神，礼贤下士，爱惜人才，便率部投降，献上介休、永安二城，作为见面礼。世民得到敬德这员猛将，心中十分高兴，任命他为右一府统军。为示信任，仍然让他率领其八千旧部，与其他诸军间杂为伍。
屈突通担心降兵人心未服，发生叛乱，希望秦王谨慎从事。世民对他说：“你过虑了。敬德虽然剽悍，却是个忠义之人。我既然委他以重任，又何必怀疑他呢？”对敬德信任有加。
刘武周听到宋金刚全军覆没的消息，非常惊恐。见自己的左膀右臂都只身逃回，连忙将太原府藏财宝搜掠一空，率领五百余名贴身骑兵，丢下太原，从干烛谷逃往突厥。
宋金刚还想收拾残部，再与世民决战，无奈众人无一相从，只好带着百余名随从，也逃往突厥。
世民率兵赴太原府，刘武周所封的伪仆射杨伏念献城投降。从刘武周营中逃出的唐俭，也将太原府库封存起来，等待世民到来。
至此，刘武周攻占的河东州县，又都回到唐王朝的怀抱。
不久，宋金刚又背叛突厥人，想逃往上谷，自立旗号。突厥可汗知道后，派骑兵追上他，拿回突厥，处以腰斩之刑。
刘季真的弟弟、岚州总管刘六儿依附宋金刚，未来得及逃离介休。秦王世民将其擒获并斩首。
刘季真虽被李渊封为总管、郡王，赐姓李氏，但当宋金刚与世民相持不下时，又依附刘武周，攻打唐军。等到宋金刚逃往突厥，他见没了依靠，便去投奔刘武周的旧将、据守马邑的高满政。高满政知道他为人毫无信义，便将他斩首。
当初，刘武周决定南侵，他的内史令苑君璋劝谏他说：“唐天子靠着一州之兵，直取长安，所向无敌。这是上天赐予的，显而易见非人力可为。晋阳以南，道路险峻，我大军孤军深入，后继无援。如果进攻不利，如何返回？为谨慎起见，不如北面联合突厥，南面结好唐朝，自立为王，方为长远之计。”
刘武周不听劝告，留苑君璋守朔州，自己率兵南下。等到大败而归，才哭着对苑君璋说：“当初不听你的良言，才弄到今天的地步！”
宋金刚被杀后，刘武周又暗中谋划，想逃到马邑自立。因谋事不密而败露，被突厥杀掉。
至此，在北方割据了六年的军阀刘武周，终于自取其灭亡。
刘武周死后，突厥又以苑君璋为大行台，统领刘武周残部，并派郁射设督兵助镇。李渊使者晓谕其归降，苑君璋部将高满政对君璋说：“夷狄无礼，突厥本化外之邦，我汉人怎能向他北面称臣。不如杀掉突厥人，南面归顺唐朝。”苑君璋不听，高满政和众人逼迫苑君璋答应。君璋逃往突厥，高满政遂以城归降唐朝，被授为朔州总管，封莱国公。
第二年，苑君璋率突厥人袭杀了高满政，后因部下离散，被迫投降唐朝。突厥颉利可汗招降他，他又叛唐归突厥。直到突厥内乱，他才又率部投降唐朝，被授为安州都督，封芮国公。当然，这是后话。
李渊听说并州已恢复，非常高兴。
四月二十九日，大宴群臣，赏赐朝中五品以上官员绢帛，让他们自己去御府随意挑取。
唐俭有封太原府库及检举之功，李渊下诏恢复唐俭官爵，仍然为并州道安抚大使，将所抄没的独孤怀恩的田宅家产，全部赏赐给唐俭。
李仲文在浩州时，曾连破刘武周之兵，收复城堡百余座。世民留李仲文镇守并州，李渊诏任李仲文为检校并州总管。
上年十二月，尉迟敬德奉宋金刚之命，前去夏县援助吕崇茂。李渊暗中派使者赦免吕崇茂之罪，任命他为夏州刺史，并让他暗中擒杀尉迟敬德，结果事情败露，吕崇茂反被敬德所杀。敬德离开夏县后，吕崇茂余党又盘踞夏县，对抗世民大军。秦王世民招降敬德后，从晋州回师，攻打夏州。五月二十日，将夏县屠城。
李渊也因此讨厌尉迟敬德。
五月二十九日，秦王李世民率领凯旋大军，浩浩荡荡，班师长安。
并州、河东，乃唐朝创业基地，其重要性自不待言，故而李渊才派儿子镇守。然而，这一战略要地，竟被齐王元吉丢弃不顾，只身逃命。最后，耗钱耗力，才由秦王世民费九牛二虎之力，将其夺回。一丢弃，一收复，兄弟二人的优劣自现。
兄弟二人本就不融洽的关系，也就要增添不和谐音。李渊对元吉的偏爱、袒护，也表露无遗。
虽然李渊对世民也有所封赏，但并未惩治元吉丢弃并州之罪。而且，李渊对秦王势力的膨胀越来越担心，并很快采取措施，加强太子的权威，钳制秦王世民。
世民收复并州之后，最关心的事情，和以往历次胜仗一样，就是收罗各种各样的人才，奖励随同自己出征的朝中大将。他荐举唐俭为并州安抚大使，派李仲文镇守并州，将敬德收为府中骁将。这些行为自然瞒不过李渊及太子建成。所以，收复并州，对朝廷而言，是大捷，是大喜之事；而对世民及建成而言，却未必全是好事。
世民是功高而难赏，功越大，于己越不利；建成是越来越担心危及到自己的太子地位。不过，这些微妙的利害冲突，很快就被新的战事所掩盖。
六月份，刚灭战火的并州，又不平静。
还在世民讨伐刘武周之初，突厥的处罗可汗派其弟步利设，率领两千骑兵来援助唐军。武周被打败后，处罗于六月到了晋阳，总管李仲文难以制约他。他不仅纵兵抢掠一番，而且离开太原关，还留下伦特勒，率领几百名突厥兵，宣称是帮助李仲文镇守晋阳。在北返途中，从太原北部阳曲的石岭以北，都留下突厥兵镇守险要关口。
与突厥联合，本是李渊刚起兵时的权宜之计。如今突厥犹如喂不饱的饿狼，本不是李仲文禁止得了的，岂料它竟成了李仲文的灾星。
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