逃跑时有路线的。很快，他就把窦建德引入了伏击圈。此时埋伏的唐军将士呐喊而出，夏军猝不及防，当即斩首三百余级，骁将殷秋、石瓒也做了唐军的俘虏。
窦建德是一个英雄，但在行军打仗上显然不如李世民。李世民知道抢占虎牢险关，从而就拖住了窦建德西去的步伐。窦建德屡次发起冲击，都无果而终，被李世民拖了一个多月。你想想，救兵如救火，王世充那边眼巴眼望地等着他去救命，他却在这里被李世民死死拖住了，动弹不得。
四月三十日，李世民又派部将王君廓率轻骑千余截击窦建德运粮队，大将军张青特被杀，窦建德军更陷于不利境地。一时军心涣散，将士思归。
此时，国子祭酒凌敬献策：“主公此时应该调整战术，发兵过河，攻取怀州河阳，派重将居守。继而率众鸣鼓建旗，翻过太行，直入上党，先声后实，传檄而定。渐趋壶口，稍骇蒲津，收河东之地。如此行事有三利：一则入无人之境，师有万全；二则拓土得兵；三则郑围自解”。
这本是个非常好的建议，围魏救赵，以前就有很多成功的战例。窦建德也本想接受这个意见，但其中有个部将接受王世充使者的贿赂，极力主张直接救援洛阳。他说：“凌敬是一介书生，不懂军事，怎么能谈打仗呢？”
窦建德只好对凌敬说：“现在大家心气正盛，这是老天帮我。此时和唐军决战，一定能大获全胜。这次我听从众议，不能采纳你的意见了”。
凌敬却坚持己见，窦建德大怒，将凌敬怒斥出去。
这时，窦建德的老婆曹氏劝道：“凌敬说得对，大王何不采纳呢？从滏口之道，乘唐国之虚，连营渐进，以取山北，再联系突厥西抄关中，唐必定回师自救。如此，郑围必解。现在你屯兵武牢之下，拖延时日，事恐无功。”
窦建德的老婆确实有眼光，她的分析也是有理有据。但窦建德却说：“这不是你女流之辈考虑的。郑国悬命朝暮，正待我去。既然答应救他，岂可见难而退，失信天下之人？”
窦建德一心决战，再也听不进别人的劝告。
窦建德欲乘唐军草料将尽，牧马河北之机袭击虎牢。结果此计为李世民识破，李世民便将计就计，于五月初一率兵一部过河，从南面逼进广武。李世民观察了一下窦军形势，遂留马千余匹在河中沙洲放牧，以诱窦建德出击。次日，窦建德果然上当，率军自板渚倾巢出，在汜水东岸布阵。窦建德军北依大河，南连鹊山，摆了一个二十多里的战阵，然后擂鼓挑战。李世民率军在汜水西岸列阵相持，登高瞭望，然后对部下说：“窦建德自起山东，未曾大败。现在我看他们自恃险要，军心骄躁，近城列阵，有轻我之心。等待他们饥饿之时再发起攻击，一定能战而全胜。
于是决定按兵不动，另派小部队与窦建德军周旋。为集中兵力，又派人将留在河北的人马召回。
时至中午，窦建德军士卒饥疲难耐，开始争饭抢水，一时秩序紊乱。李世民见时机一到，就下令进攻。命宇文士及带三百骑兵经窦建德军阵西而南，先行试阵，并告诫他说：窦建德军如严整不动，即应回军；如阵势有动，则可引兵东进。宇文士及部经窦军阵前时，窦军阵势果然动乱。李世民见时机成熟，遂下令出击，亲率轻骑冲锋，主力继进，东涉汜水，直扑窦军大营。此时窦建德君臣正在议事，唐军突临。窦建德未及列阵，仓猝应战，眼见胜利无望，被迫东退。唐将窦抗率部紧追。追是追上了，但没讨到任何便宜，反而损兵折将。李世民见进攻不利，便率骁将史大奈、程知节、秦叔宝、宇文歆等精锐突入其阵，从阵后展开唐军旗帜。窦建德军士卒看到身后唐军的旌旗招展，以为大营被占，军心大乱，迅速崩溃。唐军追击三十多里，斩首三千余级，俘虏五万余人。混乱中，窦建德中槊受伤，退至牛口渚。唐车骑将军白士让、杨武威死死追赶，窦建德心一发慌，一个趔趄从马上栽了下来。白士让举槊欲刺，窦建德赶忙叫喊：“不要杀我，我是夏王，能给你带来荣华富贵！”
这话还真起作用。白士让收住兵刃，杨武威纵身下马，将窦建德擒获。
窦建德兵败之前，军营中就有童谣唱道：“豆入牛口，势不得久”（《旧唐书·窦建德列传》）。窦建德行至牛口渚，甚恶之，不料后日果真如此。窦建德被俘后，唐军主力回师洛阳。
此战，窦建德在作战指挥上远逊于李世民。他劳师远征，却未能尽全力先攻占虎牢；同时未能正确判明唐军的作战意图，这就使自己无法制定正确的作战部署，从而使得自己处处陷于被动挨打的境地；
