太宗闻建武死，为之举哀，使持节吊祭。十七年，封其嗣王藏为辽东郡王、高丽王。又遣司农丞相里玄奖赍玺书往说谕高丽，令勿攻新罗。盖苏文谓玄奖曰："高丽、新罗，怨隙已久。往者隋室相侵，新罗乘衅夺高丽五百里之地，城邑新罗皆据有之。自非反地还城，此兵恐未能已。"玄奘曰："既往之事，焉可追论？"苏文竟不从。太宗顾谓侍臣曰："莫离支贼弑其主，尽杀大臣，用刑有同坑阱。百姓转动辄死，怨痛在心，道路以目。夫出师吊伐，须有其名，因其弑君虐下，败之甚易也。"
十九年，命刑部尚书张亮为平壤道行军大总管，领将军常何等率江、淮、岭、硖劲卒四万，战船五百艘，自莱州汎海趋平壤。又以特进英国公李勣为辽东道行军大总管，礼部尚书江夏王道宗为副，领将军张士贵等率步骑六万趋辽东；两军合势，太宗亲御六军以会之。
夏四月，李勣军渡辽，进攻盖牟城，拔之，获生口二万，以其城置盖州。五月，张亮副将程名振攻沙卑城，拔之，虏其男女八千口。是日，李勣进军于辽东城。帝次辽泽，诏曰："顷者隋师渡辽，时非天赞，从军士卒，骸骨相望，遍于原野，良可哀叹。掩骼之义，诚为先典，其令并收瘗之。"国内及新城步骑四万来援辽东，江夏王道宗率骑四千逆击，大破之，斩首千余级。帝渡辽水，诏撤桥梁，以坚士卒志。帝至辽东城下。见士卒负担以填堑者，帝分其尤重者，亲于马上持之。从官悚动，争赍以送城下。时李勣已率兵攻辽东城。高丽闻我有抛车，飞三百斤石于一里之外者，甚惧之。乃于城上积木为战楼以拒飞石。勣列车发石以击其城，所遇尽溃。又推撞车撞其楼阁，无不倾倒。帝亲率甲骑万馀，与李勣会，围其城。俄而南风甚劲，命纵火焚其西南楼，延烧城中，屋宇皆尽。战士登城，贼乃大溃，烧死者万余人，俘其胜兵万余口，以其城为辽州。初，帝自定州命每数十里置一烽，属于辽城，与太子约，克辽东，当举烽。是日，帝命举烽，传入塞。
师次白崖城，命攻之，右卫大将军李思摩中弩矢，帝亲为吮血，将士闻之，莫不感励。其城因山临水，四面险绝。李勣以撞车撞之，飞石流矢，雨集城中。六月，帝临其西北，城主孙伐音潜遣使请降，曰："臣已愿降，其中有贰者。"诏赐以旗帜，曰："必降，建之城上。"伐音举帜于城上，高丽以为唐兵登也，乃悉降。初，辽东之陷也，伐音乞降，既而中悔，帝怒其反覆，许以城中人物分赐战士。及是，李勣言于帝曰："战士奋厉争先，不顾矢石者，贪虏获耳。今城垂拔，奈何更许其降，无乃辜将士之心乎？"帝曰："将军言是也。然纵兵杀戮，虏其妻孥，朕所不忍也。将军麾下有功者，朕以库物赏之，庶因将军赎此一城。"遂受降，获士女一万，胜兵二千四百，以其城置岩州，授孙伐音为岩州刺史。我军之渡辽也，莫离支遣加尸城七百人戍盖牟城，李勣尽虏之，其人并请随军自效。太宗谓曰："谁不欲尔之力，尔家悉在加尸，尔为吾战，彼将为戮矣！破一家之妻子，求一人之力用，吾不忍也。"悉令放还。
车驾进次安市城北，列营进兵以攻之。高丽北部傉萨高延寿、南部耨萨高惠贞率高丽、靺鞨之众十五万来援安市城。贼中有对卢，年老习事，谓延寿曰："吾闻中国大乱，英雄并起。秦王神武，所向无敌，遂平天下，南面为帝，北夷请服，西戎献款。今者倾国而至，猛将锐卒，悉萃于此，其锋不可当也。今为计者，莫若顿兵不战，旷日持久，分遣骁雄，断其馈运，不过旬日，军粮必尽，求战不得，欲归无路，此不战而取胜也。"延寿不从，引军直进。太宗夜召诸将，躬自指麾。遣李勣率步骑一万五千于城西岭为阵；长孙无忌率牛进达等精兵一万一千以为奇兵，自山北于狭谷出，以冲其后；太宗自将步骑四千，潜鼓角，偃旌帜，趋贼营北高峰之上；令诸军闻鼓角声而齐纵。因令所司张受降幕于朝堂之侧，曰："明日午时，纳降虏于此矣！"遂率军而进。
明日，延寿独见李勣兵，欲与战。太宗遥望无忌军尘起，令鼓角并作，旗帜齐举。贼众大惧，将分兵御之，而其阵已乱。李勣以步卒长枪一万击之，延寿众败。无忌纵兵乘其后，太宗又自山而下，引军临之，贼因大溃，斩首万余级。延寿等率其余寇，依山自保。于是命无忌、勣等引兵围之，撤东川梁以断归路。太宗按辔徐行，观贼营垒，谓侍臣曰："高丽倾国而来，存亡所系，一麾而败，天佑我也。"因下马再拜以谢天。延寿、惠真率十五万六千八百人请降，太宗引入辕门。延寿等膝行而前，拜手请命。太宗简傉萨以下酋长三千五百人，授以戎秩，迁之内地。收靺鞨三千三百，尽坑之，馀众放还平壤。获马三万匹、牛五万头、明光甲五千领，他器械称是。高丽国振骇，后黄城及银城并自拔，数百里无复人烟。因名所幸山为驻跸山，令将作造《破阵图》，命中书侍郎许敬宗为文勒石以纪其功。授高延寿鸿胪卿，高惠真司农卿。张亮又与高丽再战于建安城下，皆破之，于是列长围以攻焉。