觀望，發現西北角敵軍陣營混亂，即率數十員驍騎殺進敵陣，左衝右突，奮勇砍殺。李世劫親自出馬，投入後備人馬支援李道宗，形成內外合擊之勢，戰敗高麗軍，斬首千餘級。
逢山開路，遇水架橋。李世民禦駕渡過遼河，拆毀橋梁，以破釜沉舟的態勢激勵三軍將士一往無前，不打勝仗不生還，不顧一切乾到底。唐軍在馬首山（今遼陽市西南）紮營，李世民慰勞三軍將士，重賞李道宗，越級擢升馬文舉作中郎將，斬張君義。李世勣情緒很高，奏請道：
“陛下親臨一線，鼓舞人心，士氣都調動起來了。臣準備調集軍馬，強攻遼東。”
“好，”李世民揚起一邊眉毛，“趕快行動，部署完畢就發起猛攻，朕親自給你觀陣。”
遼東守軍不敢迎戰，龜縮在城內死守。唐軍圍住城池，取土填塞護城河。李世民由尉遲敬德、秦叔寶、程咬金和數名“百騎”護駕，親臨城下，他見一士卒背負泥土過重，便從他背上提出一些載到自己的馬上。程咬金和隨行人員跟著搶運泥土，群情激奮，爭先恐後，來回飛奔，形成了一種熱火朝天的熱烈氛圍。
“尉遲兄，快看，火燒鬼圖表現，隻想得到皇上的誇獎。”秦叔寶拉了拉尉遲敬德。
“他背了兩草袋泥土，腰都壓彎了。”尉遲敬德回複道。
程咬金扭過頭來：“煤炭鬼，你們在嘰嘰呱呱說些什麼？依俺看，說得好不如乾得好。”
“你說得不好，乾得也不好，明明是呆子擔重擔。人家來回搬運了六趟，你三趟還沒走完。”
“俺是第四趟。”程咬金氣哼哼地說，“別埋沒俺的功勞。”
尉遲敬德和秦叔寶一人從他肩上取下一袋泥土：“皇上快累垮啦，你去幫他去。”
李世劫趁熱打鐵，下令晝夜不停地強攻四門。連續攻了十二天沒有攻下來。李世民親率精卒合圍，把遼東城緊緊包圍了百十層。戰鼓聲、呐喊聲，蕩心動魄，震撼山嶽，直衝雲霄。南風陡起，“嗚嗚嗚”嘶叫，刮得飛沙走石。李世民即命勇士爬上衝竿的頂端，趁著大風縱火焚燒西南城樓。風仗火勢，火助風威，大火很快蔓延到了城內。高麗軍民手忙腳亂救火，唐軍乘亂攀登。尉遲敬德、秦叔寶、程咬金帶著雷雲吉和雷雲兆兄弟登上城頭，砍倒守將。唐軍將士蜂擁而上，密如蟻群一般布滿了城牆。高麗軍在頑抗中敗退下去。雷氏兄弟從馬道跑下城樓，打開城門，迎接大軍進城。遼東城陷落，唐軍陣斬高麗軍一萬餘人，俘虜將士一萬餘人，以及平民四萬多人。李世民進城，重賞尉遲敬德、秦叔寶、程咬金、雷氏兄弟和三軍將士，在遼東城設置遼州。
唐軍攻打白岩城（今遼陽市東南四十裡），右衛大將軍李思摩中箭，李世民親自給他吸出淤血。將士們激動得高呼萬歲，熱血沸騰。烏骨城（今遼寧鳳城縣）派出一萬多兵馬救援白岩，右驍衛大將軍契蕊何力率八百驍騎狙擊。他帶頭殺人敵陣，腰部被長矛刺中，幾乎墜落馬下。薛萬徹之弟、尚輦奉禦薛萬備單槍匹馬殺人敵陣搶救，從千軍萬馬中救出了何力。何力包紮好傷口，按捺不住怒火，憤然躍上馬背，奔上戰場，和薛萬備一起帶動隨從的騎卒奮勇進擊，擊潰高麗援軍，追殺幾十裡，斬殺一千多人，直到天黑才鳴金收兵。
李世勸乘勝從西南麵進攻白岩城，李世民帶著尉遲敬德、秦叔寶和程咬金趕赴城西北觀戰，激勵將士。城主孫代音見唐軍來勢凶猛，動了真格的，嚇得靈魂出竅，渾身哆嗦，遣心腹到唐營請求投降，約定唐軍臨近城池，投下刀斧作信號，並且說：
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“城主願意投降，但也有人不肯，阻力不小。請相信孫城主，別錯過時機。”
“你們當真投降的話，就把它插到城樓上。”李世民把唐軍的旗幟交給來使。
孫代音如約照辦，城中守軍以為唐軍已經登城，跟隨孫代音一起投降了唐軍。
唐軍攻陷遼東時，白岩城曾請求投降，中途又變了卦。李世民惱怒他們反複無常，咬牙切齒地說：“攻破城池，男女老幼和財產，全都分賞給將士們。”現在孫代音再次請降，李世民又接受了。李世勣帶著數十員將領來到禦帳，奏請說：
“將士們之所以冒著亂箭飛石，不顧死活，正是貪圖搶奪男女和金銀財寶。而今城池垂手可得，為什麼還要接受他們投降，使眾人失望？”
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