但是这个想法过于大胆了，如果是当年的秦王李世民，也许权衡之下会欣然答应，但此时李世民身为九五之尊，一举一动干系甚大，此次御驾亲征也更倾向于稳妥。面对高句丽十五万大军，谁也不能确保到时候没有突发情况会出现。李道宗献完策之后，李世民沉吟良久，并没有回应。
六月二十二日这天夜里，李世民下令诸将升帐议事，命李世勣领一万五千人，在山谷口列阵，迎击高句丽军的正面攻击；出奇制胜的任务，则交给急需军功来提升朝中威望的长孙无忌，由他负责带领步卒一万一千人作为奇兵，从河谷北山的另一处峡谷取道，绕到山谷的另一头，伺机发起攻击；而李世民自己，则带领步兵骑兵四千人，挟带鼓角，收卷旗帜，登上北山，作为总预备队，既以号角和鼓声指挥山谷两头的唐军，同时也会在开战之后寻觅战机，一起出击。
布置妥当之后，李世民感觉微微有些飘了，还在帅帐旁安排了受降帐幄，信心满满地吩咐道：“明日午时，就可以在这里接纳降虏了。”
次日，李世勣指挥步骑，在谷口列阵。高句丽这边见状，也立刻整军出战，要冲破谷口唐军的阵形，杀往开阔地带。两军交战之后，双方都惊奇地发现，对面敌军超乎想象地棘手。高延寿此番打头阵的都是高句丽军中的骁勇精锐，一波又一波地向李世勣的大阵发起冲击，自辽东远征以来，唐军从来没遇到过如此凶猛的攻击。一批又一批的唐军精锐奋勇而上，才堵住了阵形的缺口。
此时，登上北山的李世民终于望见峡谷那头飞扬起的尘土，知道是长孙无忌的奇兵已经到达了指定地点，当即下令鼓角齐鸣。低沉浑厚的号角声响彻整个峡谷，这是唐军齐攻的信号，唐军鼓噪而进，发起了反冲锋。
此时的高句丽军就像是一只庞大而迟缓的巨兽，前后两头都受到了攻击，但大多数士卒都停留在四十多里长的谷地无所事事，只听见远处唐军震耳欲聋的鼓角声，却看不到唐军的人影，缺乏训练的靺鞨兵首先慌乱起来，出现了混乱的状态。
阴暗的峡谷里，空中黑云密布，仿佛在呼应着下方的杀戮，突然风云变幻，一时间雷电交加。薛仁贵在阵中，与战友们并肩浴血而战，身边不知有多少人倒下，这些倒下的战友都是和他一样家世背景优越的良家子弟，此刻却像尘土一样地倒在地上。一股力量推动着他奋起，薛仁贵披上鲜丽的白袍，手持戟枪，腰挎双弓，大声疾呼，冲入敌阵，此时正好一道闪电划破天际，映照着满脸血污的薛仁贵，犹如上天降下的杀神。雷声响彻战场，薛仁贵左冲右突，所向披靡。
站在北山上的天子李世民看见了山下身形勇健的薛仁贵，看着他一路大呼而前，竟然独自冲破了高句丽军的战阵。这样的身姿，不禁让他回忆起当年虎牢关外锐不可当的自己。眼见高句丽军阵已经被冲乱，最佳时机已经到了，李世民一声令下，率领着本部卫队冲了下来，彻底击垮了高句丽军的战斗意志。
唐军前后夹攻，追亡逐北，一战歼灭敌军两万余人。高延寿收集残部，背靠着山崖固守，他们还有四万人，绝对兵力上甚至还多于唐军，但已经被唐军团团包围。长孙无忌又拆除了所有桥梁，断了高句丽人的退路。最终高延寿率领余部三万六千多人请降，并带着高惠贞等部将躬身膝行，进入唐军营门，在天子帐前拜伏请命。
看着跪倒在地的高延寿、高惠贞等人，李世民微笑着说：“东夷少年，跳梁海曲，今后还敢与大唐天子交锋么？”
高延寿等几位高句丽降将，都拜服在地，哑口无言。这场战役，高句丽占尽了天时、地利，却输得彻彻底底，五万匹马、五万头牛，一万多领铁甲，军器辎重无数，全都成了唐军的战利品。高延寿等人这次彻彻底底地知道了什么才是天之骄子，从此把屁股稳稳地坐到了大唐的凳子上，为大唐出谋划策，并成了唐廷的鸿胪卿和司农卿。
薛仁贵因为作战表现优异，得到了天子的特别接见，并拜为游击将军。他和其他得胜的士卒，都得到了应有的犒赏——限时自由劫掠活动。趁着唐军大获全胜，高句丽举国震骇之际，附近的城池因此都自动卷铺盖撤退，唐军大肆抄略之下，安市城方圆数百里都成了无人区。
然而，安市城却在唐军的围困之下，久攻不克。
这座城池，历来有城险兵精的名声，在高句丽诸城当中是个异类。如今见到唐军大破十五万高句丽兵，非但不投降，反倒在城头鼓噪。因此李世勣请求破城之日，杀尽城中所有男丁，既是出一口恶气，也可以把安市城抢劫得彻彻底底。而安市城中的守军见状，更加没有了投降之心，全城一致守城。
唐军的抛石机、冲车在这边轰啊轰，这边的安市城就跟着不停地修啊修，用木栅来填补城墙上被轰开的缺口。
唐军又在城墙的东南一隅堆起了土山，准备越堆越高，最终居高临下地攻城。而安市城这里则跟着开始抬高城墙，唐军的土山高多少，高句丽人的墙便建多高。
而且，城中守军并非死板地守城，而是有来有回地打。有一天，安市城中鸡鸣大作，前方指挥官李世勣还不以为意，李世民却听出了不对——围困到现在，城里的鸡估计已经被吃得差不多了，这时候到处是鸡叫声，一听就是城里的守军在大举吃鸡，又没有节日，为什么要吃这么多鸡？肯定是在犒劳士卒，准备反攻了！因此急忙提醒李世勣小心夜袭。
当晚，安市城守军吃完了鸡，果然放下几百个敢死队，吊着绳子出来袭营。幸好李世民及时亲率援军赶到，猛烈回击，数百敢死队这才被击退，抛下几十具尸体撤回了城中。