唐武德四年五月二十八日，他们从斑竹起巢、窦建德、牛口列为一战，北有黄河，西有泗水，南有喜鹊山。几十万大军确实庞大，绵延十几公里，敲锣打鼓，喊杀声震耳欲聋。

这种场面非常吓人，让唐军所有将领都非常惊恐。李世民带着几个骑兵到高丘上观察敌人的战斗，并对将军们说：“敌人从山东出发，但从未遇到过强大的对手。现在他很危险，但是他很吵。他不守纪律，逼近城池，布置战斗，意思是看不起我们。如果我们不动，他们的勇气自然会失效。如果时间长了士兵饿了，他们会自动撤退。如果我们奋起直追，我们一定会赢。我会和你预约。过了中午，我肯定能打败他们！”

当时窦建德看不起唐军，派三百骑兵涉过泔水，停在离唐颖一里的地方。派人通知李世民：“你敢挑十万兵来打！”李世民王君廓被派去领导200名长枪手。双方对峙，一进一出，最后不分胜负的回到营地。

这时候窦建德的将军王万骑的是当年杨迪皇帝的坐骑——青齐的马，盔甲兵器都很新，所以离前线很远，向大家吹嘘。李世民说：“他骑的是一匹多好的马啊！”尉迟敬德想要一匹马，但是李世民拦住了他，说：“你怎么能为了一匹马而失去一个战士呢？”却说不听，与高增胜、梁直入敌阵，活捉了王万，夺了坐骑，奔回。

正如前面提到的李世民和他的将军们的英雄事迹一样，以下是隋唐演义年的描述与历史事实之间的关系。隋唐演义中的十二大英雄，如李元霸、宇文承斗、罗成等。都是虚构的，或者根本没有这个人，或者有各种原型进行艺术加工。事实上，根据历史记载，像秦琼和尉迟敬德这样的人已经是那个时代最强的勇士了。按照当时惯用的写法，隋唐演义把李世民表现为一个道德楷模，但文武谋略和战场战斗却不得不大量依靠他的得力大臣和将领，这是不符合实际的。“仁者不领兵。”当战争需要时，李世民会毫不犹豫地展示他冷酷无情的一面。只是他不乱杀，杀人成瘾。此外，在武术和马术方面，尤其是射箭，李世民也可以在那个时代名列前茅。所以史书上往往记载他亲临战争，热衷战斗，用榜样的力量激励唐军奋勇作战，而不是在后方组织协调军队。

从凌晨到中午，由于挑战唐骏夏骏的失败，夏骏的士气持续低迷，中午的时候出现了大量的口渴和疲劳的迹象。“士卒又饥又累，皆坐成纵队，争水而走，四处徘徊以退。”于是，李世民命令将军于带着他的300骑兵从窦建德的军队西侧向南跑，警告他说：“如果敌人不动，你应该把部队带回来。如果他们这样做，你应该带领军队向东。”到了窦建德面前，敌阵确实动了。显然，士气低落的夏军，开始躲避的进攻。

李世民立即下令将更多的精锐骑兵集中到窦建德的左翼，该左翼已经出现动摇迹象。李世民带头，后面跟着军队，涉过东面的泥泞，一头扎进凹凸不平的地面，开始了总攻。由于猝不及防，疲惫不堪，窦建德的军队已经部分崩溃，但其精锐骑兵进行了有效的对抗，遇险的窦建德退守到东边山坡上，以掩护局面。位于泗水流域东部的悬崖地带，是很好的防守地形。

同时，由于窦建德的骑兵数量较多，唐军的骑兵突击稍显不利，李世民立即命令其他骑兵支援。王李道宣、淮阳王唐骏，带头冲出了伊内

然而，夏军防守阵地转移的代价是造成了极大的混乱。现在李世民决定亮出他的王牌。他亲自率领最精锐的1000名玄甲骑兵，在、等高手的陪同下，向窦建德的军队发起最后的猛烈冲击。宣家军卷起旗帜，等到骑兵冲锋穿透整个夏军大军到达悬崖，再在夏军的阵展开之前卷起唐军旗帜。窦建德的军队本来就士气低落，现在看到唐军的旗帜在己方后方飘扬更是令人恐惧。这时，从侧翼迂回的唐军骑兵也赶到了，与玄甲骑兵展开合击。窦建德的军队很快彻底崩溃。

据统计，在唐军的突击中，有3000多名夏军被直接打死，有5万多名夏军被唐军俘虏，李世民当天就将这些俘虏遣散，遣送回老家。窦建德被长矛刺伤，逃到牛口珠躲避。唐骑将百图让、杨武威追窦建德，窦建德被俘。

窦建德大败的消息很快就传到了洛阳，已经筋疲力尽的王于6月4日投降。虎牢之战的大捷，让唐军一战击败了两个强大的对手，唐军名将李靖在南方的胜利，让唐朝统一中国没有了任何悬念。300精锐骑兵击溃12万大军。这个中世纪早期骑兵的经典例子可以载入世界军事史册，也是李世民个人军事生涯的巅峰。