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皇上夜里召集文武官员议事，命李世勣率步骑兵一万五千人列阵于西岭；长孙无忌率精兵一万一千人为奇兵，自山北出峡谷以冲击敌后。皇上亲自率步骑兵四千人，携带战鼓、号角，藏起旗帜，登上北山，敕令诸军一听到鼓角声，就齐出奋击。又命有司张设受降帐幕于行宫朝堂之侧。
六月二十二日，高延寿等只看见李世勣布阵，紧急集合，准备作战。皇上望见长孙无忌军尘土大起，命令擂起战鼓，吹响号角，举起旗帜，诸军鼓噪并进，高延寿等大惧，想要分兵抵御，而军阵已乱。此时雷电交加，龙门人薛仁贵身穿奇装异服，大声呼喊，冲锋陷阵，所向无敌；高丽兵溃散，唐军乘胜追击，高丽兵大溃，斩首二万余级。皇上望见薛仁贵，召见，拜为游击将军。薛仁贵，是薛安都的六世孙，名薛礼，以字行世。
高延寿等率余众依山扎营，加强防守，皇上命诸军包围，长孙无忌撤毁全部桥梁，截断他们归路。六月二十三日，高延寿、高惠真率其众三万六千八百人请降，进入军门，膝行而前，拜伏请命。皇上对他说：“东夷少年，不过是偏远海角的跳梁小丑，至于摧坚决胜，当然赶不上老人，以后还敢与天子交战吗？”都伏地不能回答。皇上简选耨萨（都督）以下酋长三千五百人，授以武职散官，迁到内地，其他人全部释放，让他们回平壤；都高举双手，磕头以前额叩地，欢呼声数十里外都能听见。逮捕靺鞨兵三千三百人，全部活埋。缴获战马五万匹，牛五万头，铁甲一万领，其他器械也与此相当。高丽举国大骇，后黄城、银城军民都弃城逃走，数百里没有人烟。
皇上以驿马车报捷各太子，仍写信给高士廉等人说：“朕为将如此，如何？”将所驻扎的山更名为驻跸山。
秋，七月五日，皇上将大营迁到安市城东岭。
七月十三日，下诏，在战死者尸体上做出标识，等撤军时带回祖国。
七月二十二日，任命高延寿为鸿胪卿，高惠真为司农卿。
平壤道行军大总管张亮军经过建安城下，壁垒还未巩固，士卒多出去砍柴了，高丽兵突然杀到，军中惊骇扰动。张亮一向胆怯，坐在小凳上，两眼发直，一句话也不说，将士们见了，更以为他勇敢，不动如山。总管张金树等鸣鼓勒兵攻击高丽，击破。
八月八日，侦察骑兵俘获盖苏文的间谍高竹离，反绑双手押到军门。皇上召见，给他松绑，问道：“怎么这么瘦？”回答说：“在小路上摸索前进，几天没吃饭了。”命赐给他食物，对他说：“你是间谍，应该快速回去复命。为我告诉盖苏文：想知道我军中消息，可以派人直接来问，何必走小路那么辛苦！”高竹离光着脚，皇上赐给他草鞋，遣返他回去。
八月十日，将御营迁到安市城南。皇上在高丽境内，凡设置御营，只布设斥候，不挖壕沟，不筑壁垒，虽然逼进高丽城池，高丽军始终不敢出来袭击，军士单人匹马来来往往，或在野外宿营，就跟在中国一样。
皇上将要讨伐高丽时，薛延陀遣使入贡，皇上对使者说：“回去告诉你家可汗：如今我父子东征高丽，你如果能入寇，就赶快来！”真珠可汗惶恐，遣使道歉，并请发兵助军；皇上不许。等到高丽败于驻骅山，盖苏文通过靺鞨人去游说真珠，以厚利引诱，真珠慑服于皇上，不敢动。九月七日，真珠可汗去世，皇上为他举哀。
当初，真珠请以他的庶长子曳莽为突利失可汗，居东方，统领各杂种部落；嫡子拔灼为肆叶护可汗，居西方，统领薛延陀；皇上下诏批准，都以礼仪正式册封。曳莽性格暴躁，轻于用兵，与拔灼不和。真珠去世，来参加丧礼。下葬之后，曳莽担心拔灼图谋自己，先行离开回去，拔灼追袭，将他杀死，自立为颉利俱利薛沙多弥可汗。
皇上攻克白岩时，对李世勣说：“我听说安市城险而兵精，其城主智勇双全，盖苏文之乱，城守不服，盖苏文攻击，不能攻下，只好把城池让给他。建安兵弱而粮少，如果出其不意，攻之必克。你可先攻建安，攻下建安，则安市就落入我腹中了，这正是兵法所谓‘城有所不攻’的道理。”回答说：“建安在南，安市在北，我军粮草都在辽东；如今逾过安市而攻建安，若果敌人截断我军运道，那怎么办？不如先攻安市，安市攻下，则建安可鼓行而取。”皇上说：“好吧！既然以你为大将，怎能不用你的计策。不要误了我的事！”李世勣于是进攻安市。
安市人望见皇上旗盖，登上城墙，鼓噪诟骂，皇上怒，李世勣请克城之日，男子全部活埋。安市人听闻，更加坚守，久攻不下。高延寿、高惠真向皇上请示说：“奴既委身大国，不敢不献上诚心，希望天子能早成大功，奴得与妻子儿女相见。安市人顾惜其家，人自为战，一时不易攻拔。如今奴以高丽十余万众，望旗沮溃，国人胆破，乌骨城耨萨（都督）年老智昏，不能坚守，移兵攻击，早上到，晚上就能攻克。其余当道小城，必定望风奔溃。然后收其资粮，鼓行而前，平壤必定守不住。”群臣也都言：“张亮兵在沙城，召他两天就到，乘高丽汹涌恐惧，并力攻拔乌骨城，渡鸭绿将，直取平壤，就在此一举。”皇上将要听从，唯独长孙无忌认为：“天子亲征，与诸将不同，不可乘危徼幸。如今建安、新城敌军，还有十万之多，如果攻向乌骨，他们就会攻打我军身后，不如先破安市，取建安，然后长驱而进，才是万全之策。”皇上于是停止。
诸军急攻安市，皇上听见城中鸡叫猪叫的声音，对李世勣说：“围城已经很久，城中烟火气越来越少，如今鸡飞猪跳，必定是杀鸡宰猪，犒劳士卒，准备夜里出来袭击我军，应严兵防备。”当晚，高丽数百人缒城而下。皇上听闻，亲自抵达城下，召兵急击，斩首数十级，高丽退走。
江夏王李道宗督众筑土山于城东南隅，侵逼其城，城中也增高城墙以抵御。士卒轮番交战，一天战六、七个回合，冲车砲石，击坏其城楼，城中随即立起木栅以堵塞缺口。李道宗足部受伤，皇上亲自为他针灸。唐军不断筑起土山，昼夜不息，前后六十天，用了五十万人工，山顶离城墙仅数丈远，可以居高临下，俯瞰城中，李道宗派果毅傅伏爱率军屯驻山顶，以防备敌人。土山垮塌，压向城墙，城墙被压垮，但傅伏爱正好此时私自离开岗位，高丽兵数百人从城墙缺口出战，夺取土山，筑起防御工事，反过来镇守。皇上怒，将傅伏爱斩首示众，命诸将进攻，三日不能攻克。李道宗光着脚到旗下请罪，皇上说：“你罪当死，但朕认为汉武帝杀王恢，不如秦穆公用孟明，况且你有击破盖牟、辽东之功，所以特别赦免你而已。”
皇上因为辽东严寒天气来得很早，草枯水冻，士马难以久留，并且粮食将尽，九月十八日，敕令班师。先裹挟辽州、盖州二州居民渡过辽河，在安市城下举行阅兵大典，耀武扬威，然后班师，城中都不敢出城追击。城主登城拜辞，皇上嘉许他能固守，赏赐绸缎一百匹，以勉励他对自己君主的忠诚。命李世勣、江夏王李道宗率步骑兵四万人殿后。
华杉曰：
李世民说高延寿：“东夷少年，跳梁海曲，至于摧坚决胜，故当不及老人。”这“老人”儿子，就说中了他自己的弱点。他老了，而且是皇帝，不像少年时代那样，能亲自冲锋陷阵，视死如归。老皇帝必须万无一失，要万无一失，就不应该御驾亲征。李世民与李世勣讨论是否放弃攻安市，引用《孙子兵法》说“城有所不攻”，应该直取平壤，战略重心在平壤，只要取了平壤，安市不攻自下。但是，李世勣也好，长孙无忌也好，都不敢越过安市向前。为什么呢？因为他们带着皇帝，不敢冒一丁点风险。所以，李世民的情况，对应的是《孙子兵法》另一段：
故将有五危：必死，可杀也；必生，可虏也；忿速，可侮也；廉洁，可辱也；爱民，可烦也。凡此五者，将之过也，用兵之灾也。覆军杀将，必以五危，不可不察也。
将领有五种性格缺陷，是最危险的。
一、 不怕死，一味死拼，就会被敌人所杀。
二、 贪生怕死，没有必死之心，又会被俘虏。
三、 愤怒急躁，经不起刺激，会中人激怒之计，忿而出战送死。
四、 廉洁，爱惜名誉，经不起污辱，会为了维护自己的名誉，洗清别人泼自己身上的脏水，而不顾性命出战，中计。
五、 爱护居民，也会被人利用，或让他为掩护居民而烦劳，或驱使人民为炮灰，让他不忍作战，而敌人就藏在里面。
这五种性格缺陷，都是将领的过错，用兵的灾害。军队覆灭，将领身死，都是由于这五种危险造成的，不可不警惕！
李世民犯了哪一条呢？就是第二条，必生，他必须要活着，一定不能死，那他就不应该上战场啊。他年轻时打仗，没有哪一仗是必须活着回来的，都是出生入死。
不过，李世民毕竟是英雄，他懂得不要面子，懂得认输，接受失败，到了九月还不能拿下，他就班师了。这叫“善战者不败，善败者不亡。”不要为了面子，遭受更大灾难。此时主动撤军，安市人不敢追击；如果等到不行了再撤，那就得像拿破仑从莫斯科撤回法国一样，狼狈逃窜了。
