进攻安市城
车驾从辽东城出发，到达安市城外。高句丽北部耨萨延寿、惠真率高句丽、靺鞨兵十五万来救安市城。延寿率军到达距离安市城四十里的地方。唐太宗命令阿史那社尔率一千突厥骑兵去诱敌，刚交战就假装退走。高句丽军争相前进，到达安市城东南边八里的地方，依山列阵。唐太宗亲自与长孙无忌等人以及数百骑兵到高处观察山川形势，可以伏兵以及出入的地方。
唐太宗命令李世勣率军队一万五千设阵于西岭，长孙无忌率精兵一万一千为奇兵，从山北出狭谷去攻击敌人的后方。唐太宗亲自率领军队四千，挟鼓角，偃旗帜，登北山上，命令各军听到鼓角声就一起出击奋力进攻。延寿看到李世勣布阵，结阵要作战。唐太宗望见长孙无忌军尘起，命令作鼓角，举旗帜，各路军队鼓噪并进，延寿等人大惧，想分兵抵御。唐将薛仁贵大喊的冲入高句丽军阵，所向无敌。唐军进攻，高句丽军大溃。唐军斩首两万多级。
延寿等人率领剩余的军队依山自固。唐太宗命令诸军包围之。长孙无忌撤了桥梁，断了高句丽军的归路。延寿、惠真率三万六千八百人投降，入军门，膝行而前，拜伏请命。唐太宗选出耨萨及以下酋长三千五百人，迁往内地，其他的都释放，让他们回平壤，他们都举起双手以头顿地，欢呼声传到数十里之外。此外，这一战还缴获马五万匹，牛五万头，铁甲一万多领，以及其他大量兵器。高句丽全国都非常震惊害怕，后黄城、银城的高句丽人都自己弃城逃走，数百里没有人烟。
九月，唐军开始围攻安市城。由于守军殊死抵抗，使唐军未能攻克。时近深秋，唐太宗因为当地变冷早、草枯水冻、士马难以久留、而且粮食将尽，所以班师还朝。
唐太宗是从容班师。班师时唐太宗还耀兵于安市城下，安市城的人皆屏迹不出，安市城主登城拜辞，唐太宗赞赏安市城主的坚守与忠诚，赐给安市城主缣百匹。之后的返回路上，唐太宗听说太子来了，为了尽快见到太子，唐太宗还骑马奔驰，这种情况下骑马奔驰，由此可见，在征高句丽以及班师过程中，唐太宗显然没有受伤。
结果
唐太宗因为没有攻灭高句丽而认为没有成功，而后悔，但是唐军的战果远大于损失。此次唐太宗征高句丽，攻占玄菟、横山、盖牟、磨米、辽东、白岩、卑沙、麦谷、银山、后黄十座城，徙辽、盖、岩三州户口七万人到中国，新城、建安、驻跸三大战，消灭大量高句丽军队，斩获高句丽首级达到四万余级（通常杀敌数远多于斩首数，例如平壤之战明军斩首就800百、但是小西第一军损失却超过1万），唐军士兵死了接近两千人，马匹死了八千匹。唐太宗亲征高句丽，战果远大于损失。
唐太宗回朝后，群臣建议对高句丽派偏师进袭骚扰，使其国人疲于应付，耽误农时，几年后即可使高句丽因粮荒而土崩瓦解，太宗采取了这一建议。
以后，唐军采取了对高句丽发动骚扰性攻击的策略，共有以下几次：贞观二十一年（647年），太宗命牛进达、李勣、李海岸率军从水陆两路进扰高句丽。李勣率军渡过辽水，途经南苏等数座城，高句丽兵多背靠城墙拼战，李勣将他们打败，并焚烧其外城后回师。牛进达、李海岸率军进入高句丽境内，经历一百多次战斗，战无不胜，又攻克石城。进军到积利城下，高丽兵一万多人出城迎战，李海岸将其击败，斩首二千级（通常杀敌数远多于斩首数）。
十二月，高句丽王让他的儿子莫离支任武入朝谢罪。贞观二十二年（648年）古神感率唐军渡海攻打高句丽，遇到高句丽军步骑5000，唐军在易山击破了他们。当晚，1万多高句丽军袭击古神感的船，再次被古神感击败。薛万彻率唐军渡过鸭渌，到达泊灼城，高句丽人害怕，放弃邑居而逃跑，大酋所夫孙抵抗，薛万彻击斩所夫孙，又击破3万高句丽援军。百济与新罗也参与进了唐与高句丽的战争，百济攻破的新罗13座城。
