洛阳城的防御十分严密，大炮可以将50斤重的石头射出200步远，八弓弩的箭杆像车辐，箭镞如同巨斧，可以射500步远。唐军四面攻城，昼夜不停，十几天下来，还是不能攻克。城中先后有13人想倒戈应唐，均没有来得及发动就被王世充杀死。唐军将士都疲惫不堪想回关中，连总管刘弘基等也请求班师回朝。李世民说：“如今大举而来，应当一劳永逸。洛阳以东的各州已望风归附，唯有洛阳一座孤城，其势已不能持久，成功在即，怎么能放弃而回朝呢？”
于是下令全军：“洛阳不破，决不回军，再有胆敢提出班师的一律斩首。”高祖听说以后，曾下密敕让李世民还军。李世民上表说明洛阳必定可以攻克，同时，又派参谋军事封德彝回朝面陈军事形势。封德彝对高祖说：“王世充得到的地方虽然多，但都不过是加以笼络略有联系的部属，实际号令所能管辖的只不过洛阳一城而已，他已经智尽力穷，克城之日就在近期之内。现在如果回师，他的势力重新振作起来，再加上各地互相联合，以后要想消灭他就难了！”高祖听从了李世民的建议。
正当围困洛阳将下而未下的时候，河北农民军首领窦建德以十几万之众，号称30万，向西溯黄河而上，突然出现在唐军的背后。这是怎么回事呢？
窦建德，清河漳南（今山东武城东北）人。农民出身。曾为里长。大业七年（公元611年）任二百人长。因助孙安祖起义，家属遭杀害，遂率部起义，投高鸡泊起义首领高士达，任司兵。大业十二年为军司马，击杀涿郡通守郭绚。高士达牺牲后，他继为领袖，称将军，拥众十余万。十三年于乐寿（今河北献县）称长乐王，年号丁丑，攻占信都、清河等郡。河间之战，歼灭隋将薛世雄部三万余人，声势大振，随即攻下河北大部郡县。据说，有五只大鸟落在乐寿，数万只鸟随着大鸟，经过一天才离开。窦建德以为是自己的祥瑞之兆。宋城有人得玄圭献给窦建德，他的部属说：“这是上天赐给大禹的，请将国号改为夏。”
窦建德听从他们的请求，称夏王，建都乐寿，改年号为五凤，国号夏。五凤二年（公元619年）迁都豪州（今河北永年东南）。窦建德每次打了胜仗，攻陷城池，得到的物资财产，全部用来分给将士，自己不留任何东西。他生活简朴，不吃肉，经常吃蔬菜下白米饭。妻子曹氏不穿绫绢做的衣服，役使的奴婢侍妾，才十几个人。打败宇文化及后，获得一千多名隋朝宫女，当即遣散。大量任用隋朝官员。派遣使节到洛阳朝见皇泰主，皇泰主封他为夏王。开始的时候，他和王世充联合交好。待王世充自立为帝，与王世充断绝了关系。王世充侵占了窦建德的黎阳，窦建德便攻破殷州报复王世充，从此，郑、夏两国关系恶化。
等到唐军逼近洛阳，王世充派遣使节向窦建德求救，先是不加理睬，坐观唐、郑相斗。至武德三年十一月，唐强郑衰几乎成了定局，中书侍郎刘彬向窦建德建议：“天下大乱，唐得关西，郑得河南，夏得河北，形成三足鼎立之势。如今唐起兵攻郑，从秋到冬，唐军日见增多，郑国地域狭小，唐强郑弱，势必不能支撑，郑灭亡，夏也不能单独存在了。如果放弃仇怨，发兵救郑，夏从外袭击，郑自内反攻，一定能打败唐军。唐军退兵后，再慢慢观察形势变化，如果郑可取就取郑，合并两国的兵力，趁唐军疲劳，可以夺取天下！”
窦建德听从此论，派人见王世充，答应出师援救，率军渡河南下。次年二月，攻克周桥（今山东荷泽附近）；三月率众西向，以救洛阳。攻陷荥阳后，水陆并进，很快就抵达成皋（今河南汜水）的东原。窦建德还派使者赴唐军，请求唐停止进攻洛阳。
这样的局势，唐军是没有预料的。如何决策呢？
李世民召集将佐们商议。意见很不统一。记室薛收说：“王世充保据东都，仓库充实，统帅的兵马，都是江淮地区的精锐，现在的困难只不过是缺粮。因为这个缘故，被我们拖住，想打打不了，要坚守又难以持久。窦建德亲自统帅大军远道赴援，也会尽出其精锐。
如果放他到此，两寇合兵，将河北的粮食运来供给洛阳，那么大战才展开，不知什么时候结束，统一天下的日子更是遥遥无期了。现在我们应当分出兵力围困洛阳，加深壕沟，增高壁垒，如果王世充出兵，要小心不和他交战。大王您亲自率领骁勇精锐，先占据成皋，磨快兵器，训练兵马，等他们到来，以逸待劳，一定能够克敌。打败窦建德后，王世充自然也就会败亡，不出二十天，就会捉住两个国君。”
李世民十分赞赏他的计策。但萧瑀、屈突通、封德彝等不同意此论，认为：“我军疲惫不堪士气低落，王世充凭借洛阳宫城坚固辅以防守，不容易很快攻克。窦建德挟胜之势而来，士气高涨锐不可挡，我军腹背受敌，不是好办法，不如撤退保守新安，以便等待时机。”李世民说：“王世充损兵折将，粮食吃尽，上下离心，我们不必花气力攻打，可以坐等他败亡。窦建德刚刚打败了孟海公，将领骄傲，士卒疲惫，我们占据武牢，等于扼住他的咽喉。他如果冒险作战，我们可以轻而易举打败他；如果他犹豫不决，不来交战，要不了十天半个月，王世充自己就会溃败。破城后兵力增强，士气军势自然提高，一下打败两个敌人，就在这一仗了。如果不迅速进军，窦建德进入武牢，周围各城新归附，必然不能坚守；两敌合力，势力必然强大，怎么会有机可乘呢？我的计划决定了！”
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