经过一个多月的浴血奋战，唐武德四年(621年)五月初，虎牢关之战，李世民率领三千五百玄甲军精锐，成功击溃了十余万夏军主力，生擒夏王窦建德，创造了冷兵器战争史上一个罕见的军事奇迹。
虎牢关之战，以唐军的大获全胜而落下尾声。这场战役，也成为了决定唐军能否最终攻取洛阳的关键一战。虎牢关之战的完胜，对于唐朝方面，以及洛阳战局来说，主要产生了两点益处。
第一，成功粉碎了郑、夏两国之间的军事联盟。
前说过，由于李唐王朝在完成巩固关中的战略计划后，便开始着手实施下一步的军事行动，进军中原，东征洛阳，一举灭掉河南王世充、河北窦建德两大盘踞在中原地区的割据政权。
李世民率领十万唐军主力，东出潼关，进攻洛阳，正式揭开了李唐王朝统一中原的序幕。与此同时，唐军东征，也打破了唐、郑、夏三足鼎立的格局。出于对自身利益的考虑，再加上唐军势如破竹，王世充屡战屡败；郑、夏两国结为盟友，窦建德率领大军，驰援洛阳，双方组成了统一的反唐战线，共同夹击唐军。
可是，虎牢关一战，却让这一切都化为乌有，使得王世充、窦建德的企图，付诸东流。窦建德在虎牢关全军覆没，兵败被擒，导致了郑、夏两国之间的军事联盟，瞬间土崩瓦解，不复存在。
并且，虎牢关之战，李世民以少胜多，打败了窦建德的十余万大军；实际上，随着窦建德在虎牢关战役的失败，曾经纵横河北的窦建德军事集团，也已经被彻底击垮。如果不出意外的话，只等拿下洛阳，灭掉王世充政权后，唐军席卷河北诸州，必定是马到成功的事情。故而，虎牢关之战的胜利，可谓是一箭双雕。
第二，彻底瓦解了王世充的心理防线。
之前，洛阳城外的几次大战，北邙、千金堡、青城宫三战，王世充损兵折将，元气大伤，只得龟缩城中，作困兽之斗。无奈之下，王世充向窦建德发出了求援信号，相约共同夹击唐军。他将自己剩下的所有希望，全部寄托在了窦建德的身上。
按照王世充的想法，凭借窦建德手上雄厚的兵力，肯定能够冲破李世民在虎牢关的拦截，并迅速赶到洛阳城下，与自己尽快会师，里应外合，夹击唐军主力。然而，事与愿违，最终的结果却是，窦建德兵败被俘，夏军主力全军覆没。这样一来，王世充唯一的希望，也被无情地浇灭了。
应该说，王世充的末日，已经到了。此时的王世充，精兵损失殆尽，外援全军覆没，留给他的，仅仅只有一座孤零零的洛阳城。王世充深知，李世民虎牢关大胜之后，兵锋必然直指洛阳。唐军兵临城下，王世充越发感到绝望，渐渐地，连他自己都要放弃了。所以，虎牢关之战的胜利，加速了郑、夏两大政权的垮台。
王世充预料得不错，击败窦建德援军之后，李世民停都不停一下，立即就要对王世充动手了，向洛阳城发起最后的总攻。事实上，虎牢关之战中双方的胜负，对于王世充政权内部而言，无疑是晴空霹雳！
譬如，虎牢关之战刚刚结束不久，武德四年(621年)五月初七，窦建德战败被俘的消息，一经传出，王世充阵营内部，立刻炸开了锅，人心惶惶。本来以为胜券在握，是一个逆风翻盘的好机会。谁知，的确翻盘了，只不过翻盘的是李世民和唐军，王世充和窦建德两大集团却翻车了，折戟沉沙，败得一塌糊涂。
因此，虎牢关之战才落下帷幕，洛阳附近的偃师、巩县二城，守军望风而降，唐军不费吹灰之力，夺取了偃师、巩县。至此，洛阳外围屏障尽失，再无天险可守。此刻，庞大的洛阳城，就是摆在李世民面前的一道盘中大餐。
又过了没多久，驻守洛阳旧城的郑军大将王德仁，居然弃城而逃。副将赵季卿无计可施，只得举城归附，向唐军投降。此时的形势，对唐军来说，一片大好。洛阳败局已定，王世充显然已经无力回天。
李世民前往虎牢关之前，留下齐王李元吉、老将屈突通，率领唐军主力，继续围困洛阳，压迫王世充。很明显，李元吉、屈突通的任务，完成得非常出色。李世民会战夏军于虎牢关期间，王世充始终未能突破唐军重围，与窦建德会师，为虎牢关之战的胜利创造了有利的条件，解除了李世民的后顾之忧。
现如今，窦建德一败涂地。所以，李世民决定，率部返回洛阳前线，与主力会师，然后，指挥全体唐军将士，对洛阳发动总攻，逼迫王世充主动投降，给洛阳之战画上一个圆满的句号。
于是，李世民率领玄甲军精锐，重返洛阳。而且，在回师洛阳的队伍中，玄甲军还押解着窦建德、王琬、长孙安世、郭士衡等郑、夏两国的重要国家首脑、军政要员。其中，王琬、长孙安世、郭士衡三人，都是王世充集团的重要成员，被派往虎牢关，配合窦建德。结果，虎牢关一战，他们与窦建德一样，成了唐军的俘虏。
李世民一路回师，押解战俘的囚车，一并随行，直至推到洛阳城下。到了洛阳城下后，李世民大手一挥，命人将窦建德等人的囚车，押到阵前，让王世充看清楚。王世充站在城楼之上，窦建德却在城下，两人遥遥相望，心里五味杂陈，说着说着话，不禁悲从中来，双双失声哭泣。
史中并没有记载，王世充和窦建德两个人，到底对谈了些什么内容。可想而知，二人曾经都是虎视中原的枭雄霸主，也曾苦心孤诣，筹划打败唐军，一统江山，成为天下之主。然而，最后的结果，窦建德成了阶下囚，王世充即将成为阶下囚，而且都是败给了李世民这个二十多岁的年轻人。
之所以将窦建德押到阵前，李世民就是要告诉王世充，不要再抱一些不切实际的幻想；出城投降，是他目前唯一的选择。紧接着，李世民释放了战俘序列中的长孙安世，让他进入洛阳城，向王世充当面陈述夏军战败的全过程。事实上，李世民这是在向王世充下最后通牒，敦促他赶快投降，不然就大举破城。
现在的王世充，真的是焦头烂额，内外交困。如今的情况是，打又打不过，守又守不住，可王世充又不甘心就此认输，不想向李世民投降。一时间，王世充手足无措，不知道该如何是好。怎么办呢？王世充便召集诸将，商议对策。
这个时候，王世充所面临的问题，与李密当初面临的选择，一模一样。先前，北邙山兵败，瓦岗军主力损失殆尽。李密起初的想法是，退守洛口仓，东山再起。可惜，事与愿违，由于邴元真的变节投敌，致使洛口仓落入王世充之手，功亏一篑。如今，风水轮流转，现在轮到王世充面临选择，他也作出了和李密一样的选择。
王世充召集诸将商议，尽管此时他已经一败涂地，但他还是想要最后垂死挣扎一下，谋求一丝希望。王世充的想法是这样的，洛阳不要了，率领城中剩余不多的军队，全力冲出唐军的包围，南走襄阳，占据一席之地，借机休养羽翼，以便日后东山再起，与李唐王朝相抗衡。
其实，王世充表面上是与诸将商量对策，实际则是要让他们站队表态，希望他们跟着自己，冲出洛阳，前往襄阳。没有想到，一听要南走襄阳，众将的反应，莫衷一是，纷纷表示反对：
吾所恃者夏王，夏王今已为擒，虽得出，终必无成。 (《资治通鉴》)
诸将对王世充说道，咱们所依靠的力量，无非就是夏王窦建德的十几万大军。可是，现如今，窦建德都已经被唐军生擒。更何况，洛阳城外，唐军大兵压境，我们能否冲得出去，还是个未知数。即使真的突出重围，到了襄阳，在外无强援，内无雄兵的情况下，又能成什么气候呢！
一句话，人心已经散了，面对唐军的兵临城下，郑国上下，人人都丧失了斗志，放弃了抵抗。再加上，王世充平日里倒行逆施，失道寡助，也没有几个人愿意真心追随于他。一代枭雄王世充，彻底成为了孤家寡人。
故而，摆在王世充面前的，只有投降这一条路了。所谓大势已去，无力回天，就算王世充有再多的不甘心，到了现在这一刻，大势所趋，情势所逼，他也只能认命，向命运低头。经过激烈的内心挣扎，王世充万般无奈，决定开城投降。
武德四年(621年)五月初九，王世充身着素服，率领着太子王玄应、群臣两千余人，前往唐军大营请降，献上降顺表，正式向李世民投降。看到和自己斗了这么久的劲敌王世充，此刻跪在自己面前。李世民并没有得意忘形，落井下石，反而对王世充以礼相待。可是，王世充跪在地上，汗流浃背，紧张得不行。见此情形，李世民便笑着对王世充说道，实际上在故意挖苦他：
卿常以童子见处，今见童子，何恭之甚邪？ (《资治通鉴》)
李世民这话的意思是说，过去你总是将我看成一个乳臭未干的黄口小儿，为何今天见了我这个黄口小儿，表现得却如此恭敬！言外之意是说，王世充，你也有今天，没想到会败在我的手上吧。王世充也不傻，他当然听得出李世民话语中的火药味，连忙磕头谢罪，向李世民求饶。
随着王世充的率众投降，前后历时十个月的洛阳之战，最终取得了圆满的胜利。群雄梦寐以求的洛阳城，终于成为了唐王朝的属地。东征中原的军事行动，以李唐王朝的完胜而落下帷幕。攻取洛阳，标志着大唐王朝入主中原，取得了决定性胜利，一统天下的宏图，更是指日可待！
当然，迫降王世充，攻下洛阳，并不意味着全面胜利。这个时候的李唐王朝，还没有完全掌控中原局势。大战过后，仍需要许多善后事宜。拿下洛阳，仅仅是军事上取得的胜利。接下来，李世民所要做的事情，正是稳定洛阳局势，收拾中原人心，保卫这来之不易的胜利果实。
如何稳定中原局势？两个字概括之：安抚。李世民非常清楚，王世充占据洛阳期间，由于他的倒行逆施，搞得整个洛阳城乌烟瘴气，民生凋敝，饿殍遍野。曾经繁华富庶的东都，已然变成了一处人间地狱，民不聊生。
倘若唐朝继续像王世充那样，压榨、剥削百姓，只会加剧洛阳越来越糟的乱局，激化矛盾。到时候，必然会导致唐朝刚刚打败王世充、窦建德两大强敌，又要被拖入内战的深渊，那样就得不偿失了。所以，为了稳定洛阳局势，绝不能激化矛盾，而是要以安抚人心为主，尽快让洛阳百姓走出战争创伤。
首先，唐军进驻洛阳，李世民所做的第一件重要的事情，便是约束部众，严明军纪，对洛阳百姓做到秋毫无犯。众所周知，当初，李渊父子从太原起兵，之所以能够在短时间内，挺进关中，攻克长安，就是因为李家父子所率领的三万义军，军纪严明，秋毫无犯，赢得了关中军民的支持，才能迅速取得胜利，成就帝业。
所以，此番攻下洛阳，李世民继续发扬了当初进攻关中的优良作风，约束军队，安抚百姓。在李世民看来，眼下的当务之急，就是要维持洛阳城的正常秩序，使得百姓们的生活尽快回归正轨。根据史籍记载：
于是部分诸军，先入洛阳，分守市肆，禁止侵掠，无敢犯者。 (《资治通鉴》)
李世民下令，命一部分唐军部队，先行进入洛阳，大军随后入城。唐军进城后，并没有大肆扰民，也没有烧杀抢掠。相反，唐军的先头部队一进城，立刻对洛阳的重要交通要道以及贸易市场，进行管制，并分兵把守。而且，入城之前，李世民与唐军将士约法三章，严禁掳掠百姓。所以，唐军将士坚决执行秦王的军令，秋毫无犯，迅速稳定住了洛阳城的社会治安。
五月初十，李世民率领唐军主力，正式进驻洛阳。至此，东都洛阳易主，洛阳城头，大唐旌旗高高悬起；洛阳、河南之地，纳入李唐版图。那么，进入洛阳之后，李世民又会如何安抚洛阳局面呢？
首先，唐军主力进入洛阳后，李世民委派自己的得力谋臣——记室房玄龄(唐太宗时期的著名贤相，“凌烟阁二十四功臣”之一)，前往中省和门下省，收集隋朝时期图册籍、制诏令。只可惜，房玄龄晚了一步，那些重要的图籍，早被王世充悉数焚毁，等发现的时候，已经迟了。
既然典籍被尽数焚毁，那便退而求其次。李世民下令，命萧瑀、窦轨等人，封存洛阳府，将金帛财物统统取了出来，赏赐有功将士。这也是进攻洛阳之前，唐高祖李渊与李世民、前线将士事先约定好的。
通过安抚百姓、收集典籍(未果)、犒赏将士等一系列措施，李世民初步稳定了洛阳局势，没有让洛阳在战后出现骚乱。应该说，在稳定洛阳的政治方面，唐王朝取得了第一步的显著成效。
总体上来讲，李世民对于稳定洛阳局势的方针，以宽仁、安抚为主，善待百姓，维持治安。但是，宽仁并不代表宽纵。对待百姓，李世民自然是以怀柔为主，秋毫无犯。然而，对待另外一群人，李世民的处置，却是十分严厉。什么样的一群人呢？那就是在洛阳之战中，一些罪大恶极的战争罪犯。
这些罪大恶极的战争罪犯，都是曾经王世充重要的党羽、亲信以及爪牙。他们跟着王世充，为虎作伥，助纣为虐，弄得洛阳百姓鸡犬不宁，民怨沸腾。所以，这些人无论如何，非杀不可，不杀不足以平民愤。
当时，王世充降唐的时候，跟随他一起投降的洛阳武官员，多达两千余人。这里面大多是一些无足轻重的小人物，罪行没有那么大。故而，很多人都得到了宽恕、赦免。李世民从这两千余人中间，挑了十几个罪大恶极之人，明正典刑。
这十几个人分别是段达、王隆、崔洪丹、薛德音、杨汪、孟孝义、单雄信、杨公卿、郭什柱、郭士衡、董睿、张童儿、王德仁、朱粲、郭善才等人。李世民下令，将他们全部斩于洛水之上。