遼東
四月，李績率大軍渡過遼水，李道宗率先頭部隊到達新城并向建安城進軍，首戰告捷，斬首數千級。隨后李績率大軍攻打撫順，兵不血刃，輕松拿下，并俘虜兩萬多人，繳獲糧食十萬石，高句麗聽聞后都非常害怕，城池都閉門自守。
三日后，李績重整兵馬，準備率大軍攻打遼東首府遼東城。遼東城自古就是軍事重鎮，城中有軍民八萬。
決戰當日，唐軍四面圍城，在城外整齊列陣，李績一聲令下，大軍如脫韁野馬般的沖向城樓。一時間，沖城車和投石機齊發，將士們冒著箭矢碎石開始攻城，遼東城不虧為軍事重鎮，幾番沖鋒下來，并沒有破城的跡象，好不容易轟塌了一個城角還被迅速補上。大軍傷亡慘重，部分士兵出現怯戰的現象，行動緩慢甚至后退，李績見狀，立馬上前，拔出佩劍連續斬殺幾個后退的士兵。并下令監斬官再向前一里地，如有后退士兵立即斬殺，擊鼓隊加快鼓頻，自己的指揮車也上前二里，幾乎到了城下，完全將自己的指揮位置暴露在敵軍射程范圍內。
唐軍發動了新一輪的攻勢，兩面城墻已經出現松動，北門也已經被撞開了一半。眼看就要破城，高句麗的援兵到了，騎兵步兵共計四萬多人。李績淡定指揮，讓李道宗領四千騎兵迎敵，李績圍城打援，他讓副將接替自己的指揮位置，并囑咐他繼續加緊攻城。自己則手持長矛分兵幫助李道宗一起進攻高句麗援軍，并親自斬殺敵軍大將。大家看到主帥親自上陣，瞬間備受鼓舞，士氣大振，紛紛沖向敵軍。一時間，遼東城變成了煉獄場，喊殺聲震天，高句麗軍和唐軍的戰斗力根本不在一個水平線上，幾番交戰就死傷千余人。
高句麗見敵不過，主帥正準備下令撤退，突然身后喊殺聲震天，唐軍的擊鼓隊拼命擊鼓，仿佛要把鼓震碎吃掉一般，高句麗軍被這喊殺聲和鼓聲震得左右喊話都聽不到，就像是有人在耳朵旁點了一掛鞭炮一樣。再看唐軍，都跟餓了十天的野獸一樣撲向自己，高句麗主帥正在詫異這些唐軍到底受了什么刺激。他回頭一看，原來是李世民帶著唐軍精銳沖過來了，年近半百的李世民登基后再沒上過戰場，身體也有些發福，但一身戎裝，金盔金甲的他還是那么地威風八面。氣宇軒昂的氣質，胯下高頭白馬，宛如定海神針一般矗立在那里。唐軍看到皇帝的大旗瞬間士氣高漲，以一當百奮力拼殺。李世民與李績合兵一處，沖城的士兵也看見皇帝陛下御駕親征，一個個奮不顧身，敢當先鋒。
李思摩率領大軍率先攻破城池，他身先士卒沖入城內，連續斬殺敵守軍數人。一不留神，李思摩被弩失射中倒地不起，他定了定神，拔出弩失，繼續揮刀沖鋒。高句麗軍見后十分震撼，紛紛逃竄。
城外，高句麗又一隊一萬多人的部隊趕來支援，契苾何力率八佰騎兵趕去迎戰，契苾何力一馬當先，親自殺入敵陣卻被刺中腹部。薛萬徹見狀立即帶兵來救，薛萬徹救出契苾何力，后者用戰袍捆住腰后繼續作戰。跟隨他的騎兵奮力進攻，打敗了高句麗的援軍，追殺數十里，斬殺千余級，后因日落天黑才停止。
主戰場上，高句麗軍自知不敵，迅速撤退，還是被唐軍追殺十里地，損失萬余人。
戰爭結果，唐軍占領遼東城，收復遼東全境；唐軍斬殺敵軍兩萬，俘虜敵軍一萬，男女四萬。李世民將遼東改為遼州。
夜晚，打掃完戰場，李世民來傷兵營慰問，李世民來到李思摩和契苾何力榻前，詢問他們的傷情。李世民坐在契苾何力的榻上，親自為契苾何力換藥，契苾何力感動至極。為契苾何力換完藥后，李世民有問起李思摩的傷勢，李思摩說還有一些膿血，李世民讓李思摩躺下，查看完傷勢后，竟然親自為李思摩吮吸膿血。周圍的將士無不感動流涕，李思摩和契苾何力紛紛表示，誓死效忠陛下，即便粉身碎骨也不能報陛下于萬一。
薛仁貴
李世民親率從遼東城出發，到達安市城外，高句麗北部高延壽、高惠真知道后，召集十五萬高句麗、靺鞨兵（烏合之眾）來支援，在距離安市城四十里的地方駐扎。
傍晚，李世民與長孫無忌等人帶領數百騎兵到山頂觀察地形。觀察完地形后，李世民命李績率一萬五千人馬設伏于西嶺；長孫無忌率一萬一千精兵為奇兵，從山谷出等敵軍進入山谷后突襲敵軍后方；阿史那杜爾引一千突厥軍去誘敵深入。李世民親率四千人馬，攜鼓角，旗幟登北山，命令各路人馬聽到鼓角聲后一起出擊奮力進攻。
第二天阿史那杜爾前去挑戰，剛交戰就撤退，高延壽果然上當，在后面緊追不舍，高惠真突然覺得不對勁就說:“大帥，唐軍一味地撤退，只怕有詐。”高延壽:“唐軍乃烏合之眾爾，（你確定不是在自嘲）看我此次定當生擒李世民。”追得更緊了。
當阿史那杜爾逃到山谷后，突然回馬停住，調轉槍頭列開陣勢，高延壽看到前方阿史那杜爾和西嶺李績在布陣，剛要結陣作戰，突然后方陣腳大亂，長孫無忌殺了過來，李世民看到長孫無忌塵起。下令擂鼓吹角，舉旗幟，各路大軍鼓角并進，高延壽等人大慌，正想分兵抵抗。李世民御駕前一位青年將軍大喝一聲沖入敵陣，所向無敵，在敵陣中殺的幾進幾出，連續斬殺敵軍數十員大將，猶如出入無人之境，所到之處無人敢敵。李世民在山上觀戰，看到那青年身披鎧甲手持長槍，胯下白馬，左右突殺，那銀槍飛舞，如落桃花，上上下下，如飄飛雪。李世民看得仿佛想起了年輕的時候，長嘆一聲:“后生可畏啊！與我一起南征北討的將領都已經老的老，死的死，今日我不喜得遼東，喜的是得了這樣一員虎將。”（這個青年將軍就是薛仁貴，此后他的命運此后與高句麗印在一起，東方戰場的常勝將軍，真的就是所向披靡，無往不利。可惜未出生在太宗時期，不然絕對可以立下千古奇功，甚至可以高過李靖、衛青、霍去病。）
戰爭結束，唐軍斬首兩萬余人，高延壽等人帶領三萬六殘部逃走（其余九萬多早就趁戰亂逃了），高延壽的部隊是依山自固，李世民命令部隊將其包圍，城內怕被破城，也不敢出來營救，長孫無忌撤了橋梁，斷了其歸路。
高延壽、高惠真只得率三萬六千八佰人投降，入唐軍營門前，跪地膝行，趴在地上請命，形態極為屈辱。李世民選酋長或貴族三千五百人遷往內地，其他的全部釋放，他們都舉起雙手，歡呼聲傳至十里之外。
此役，唐軍繳獲牛馬各五萬頭，鐵甲一萬多，高句麗全國震驚，后來周邊黃城、銀城的高句麗人干脆棄城逃走，數百里都沒有人煙。
班師
九月，唐軍開始圍攻安市城，由于安市城守軍殊死抵抗，唐軍久久未能攻克。時近深秋，當地變冷，極為干旱，地上草枯，河里水凍成冰，糧食運送也極為困難。
在這萬難之際，李世民決定從容班師。在大軍班師前，李世民讓大軍在安市城下耀武揚威，城中守軍怕攻城，都不敢探出頭來觀看。
返回的路上，李世民聽說太子前來接駕，為了早點見到太子，李世民舍棄車駕親自策馬奔騰。
回朝后，李世民因沒有攻滅高句麗而后悔。但其實，唐朝的戰獲遠大于戰損，唐軍以傷亡不到兩千人、馬匹損失八千的代價斬首高句麗四萬余級（實際殺敵數遠大于此，還有很多沒來的及斬首的敵軍），繳獲牛馬各五萬，俘虜內遷當地百姓七萬余人。
而且此役收復自南北朝時期就被高句麗非法占據近二百余年的遼東地區，遼東地區自古以來就是中國固有領土，春秋戰國時期是燕國地盤，秦漢時期在此設立膠東郡，三國魏晉時期曹操采納郭嘉計策派大將夏侯淵收復遼東，直到南北朝時期因戰亂被高句麗非法占據，隋煬帝時期曾四度用兵未能收回失地。