得到李渊的准许，李世民开始调集唐军对洛阳进行合围，将中军大营迁到洛阳城北。
李世民率军来到洛阳城下，唐军立足未稳，营垒还未建好，王世充率两万兵众出城挑战。
唐军正在扎营，只得仓促应战，李世民命屈突通率五千步卒出营押住阵脚，自己亲率数百玄甲兵准备冲击敌阵。
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玄甲兵分成数队，向王世充阵中冲击，李世民自带一队共有数十人。
李世民带人从阵前冲到阵后，再从阵后冲到阵前，反复冲杀几个来回，王世充的士卒当者披靡，尸横遍地。
混战之中，李世民与其他将士失去联系，只剩自己孤身一人，不巧的是所骑黄骠马被流矢射中，倒地而死。
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敌军见李世民落单，数十人向他围过来，李世民搭弓射箭射死数人，敌军慑于他的神勇暂时不敢靠前。
李世民也怕弓矢用尽，一时不敢乱射，两边相互僵持。
在乱军之中，没有坐骑，想突围而出，根本没有可能。李世民被困当场，苦无脱围之法。
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就在这时，秦王府骠骑将军丘行恭跃马来到李世民跟前，将马让给李世民，自己于马前执长刀徒步前行。
丘行恭在前大步前冲，挥刀狂呼，连斩数人，李世民紧随其后箭箭毙敌，敌军士卒见两人如凶神恶煞一般，无人再敢上前，李世民在丘行恭的护卫下终于突围而出，回到大军之中。
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秦王府另外一名骠骑将军段志玄也陷入阵中，马失前蹄被敌军所擒。
敌军两名骑兵抓住段志玄的发髻在地上拖行，段志玄本是亡命之徒，凶狠无比，身处绝境仍不忘求生的机会。
在被两名骑兵抓住他的发髻拖行的时候，段志玄猛然奋身而起，将两名敌军骑兵坠落马下，他顺势捡起敌兵的佩刀将二人斩杀，然后翻身跳上敌军的战马杀出重围。
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王世充也率军死战，他的军队散了又聚，聚了又散。
双方一直从早上战到中午，王世充才率军撤入城中。
李世民乘势在后面追杀，直逼洛阳城下，俘获、斩杀王世充部下近万人。
此战之后，唐军遂围困洛阳，王世充军队再不敢出城迎战。
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围城之后，李世民派兵昼夜不息从四面进攻，但城中守御甚严，历时十几日仍未攻克
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