平霍邑后，又接连攻取临汾郡和绛郡。到了8月15日，李渊到达龙门。九月，义师包围河东。河东是战略要地，宛如关中之门户。隋朝骁卫大将军屈突通闭城拒守，攻之不克。这时发生了军事策略上的第二次分岐。裴寂主张：“屈突通拥有大批军队，凭借着坚固的城池，我们若舍弃他而去，要是进攻长安而不能攻克，后退就会遇到河东方面的追击，腹背受敌，这是危险的策略。不如先攻下河东，然后挥师西上。
长安是依恃屈突通为后援的，屈突通被打败，长安也必定被攻破。”李世民说：“不对！兵贵神速，我们乘着屡战屡胜的军威，安抚归顺的民众，大张旗鼓地西进，长安的人就会望风而震惊骇惧，智谋还来不及谋划，勇敢还来不及决断，取长安就如同震动树上的枯叶一样容易。我们要是滞留，自己将自己耽误在坚城之下，他们则有时间加强防备以对付我们，而我们就白白浪费了时间，大家的心就会沮丧溃散，那么大事就全完了。况且关中蜂拥而起的将领还没有归属，不能不早些将他们招抚来。屈突通是自己将自己囚禁起来，不足为虑。”两种意见各有各的道理。李渊采取“两从之”的办法，分兵两路，大军渡河入关，重点攻取长安，同时留相当兵力对付屈突通。
李渊父子率主力部队渡河后，建成和刘文静等屯守永丰仓和潼关，防备来自东面的敌兵；李世民率统军刘弘基、长孙顺德等数万人定渭北，包括泾阳、云阳、武功、盩厔、鄠诸县。自谓北徇三辅，李世民所至皆下，甚得人心。《旧唐书·太宗本纪》载：“三辅吏民及诸豪猾诣军门各效者，日以数千，扶老携幼，满于麾下。
收纳英俊，以备僚列，远近闻者，咸自托焉。”例如，隰城尉房玄龄杖策谒于军门，世民一见，便如故旧，任命他为记室考军，引为谋主。玄龄也自以为遇知己，竭尽全力，知无不为。
不久，刘弘基等南渡渭水，驻屯长安故城。李世民则引兵赴司竹园，收编了李仲文、何潘仁、向善志等所率徒众，驻扎在原秦阿房宫城，号称胜兵十三万。
接着，李世民派人报告李渊，请即赴长安。李渊表示同意，命建成率精兵赴长乐宫，世民率新附诸军北屯长安故城。十月，李渊到达长安，设营于春明门之西北。京城被二十万大军围困，到十一月，终于攻克。
随即，李渊立隋代王侑为皇帝，即隋恭帝，改元为隋义宁元年。李渊为假黄钺、使持节、大都督内外诸军事、尚书令、大丞相，进封唐王，以武德殿为丞相府，独揽军国机务。以建成为世子，世民为京兆尹、秦公，元吉为齐公；以裴寂为丞相府长史，刘文静为司马。
义宁二年三月，李世民改封赵公。五月，隋恭帝禅位，李渊即皇帝位于太极殿，国号唐，改元武德，都长安。
武德元年六月，李世民为尚书令，裴寂为右仆射、知政事，刘文静为纳言。不久，立建成为皇太子，世民为秦王，元吉为齐王。由于秦王李世民参与“首义”，军功显赫，故在新王朝里占据重要的地位。
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