在兵力很是充分的前提下，李世民与宋老生的决战就容易了不少。宋老生的兵马此前一直驻守霍邑，决战前夕李世民先诈败数次以坚定宋老生情敌之心。决战时再次以轻骑等高机动性部队率先出战并辅之以老套的辱骂激将之法。宋老生也是对李世民手头那些靠从农民军中收拢的部队不太看得起，加上前面几次李世民是真拿农民军的虾兵蟹将去陪练给宋老生刷经验的，演技完全是本色出演，所以宋老生总算是中了诱敌之计。
宋老生的部队追击过远，脱离坚城，而后遭到唐军三方夹击，加上李世民又安排了几个身着隋军将领铠甲服色，且形貌和宋老生有三四分相似的替身，战至大乱时分绑缚着推到军前，让士卒呐喊宋老生已经被擒。隋军战时消息不畅，寻常将校士卒无法分辨真假，登时军心大乱。唐军趁机三面掩杀，彻底击溃了宋老生军，宋老生只带了数千残兵退回霍邑城下，已经没有机会回城固守了。宋老生冲杀半晌，最后与城同殉。
宋老生全军覆没之后，隋军外围抵抗的力量便已断去一臂。屈突通承受的压力登时更显巨大，虽然屈突通也算是大隋名将，对朝廷忠心耿耿，可是架不住他手下的府兵都是李渊老家地盘上的。在李渊攻心为上的基调下，李建成李世民两路军队数次夹击连败屈突通，却每次都不痛下杀手打硬仗。最后屈突通架不住手下人心涣散，也或许是他本人也被感化看清了大隋气数不久，又可能是觉得跟着李渊混总归是当下对所有关陇士民最好的出路了。总之，最终屈突通带着他手下的万余残兵也投降了李渊。
大业十二年八月，两路外围兵马都已经覆没的大隋关中战区进入了最后的存亡危机边缘，李建成／李世民从两个方向上包围了京师大兴，也控制住了潼关和萧关。
而哪怕是到了此刻，其实远在江都的杨广朝廷都还不知道关中地区的具体情况呢，自从李密攻占洛口仓／切断通济渠后，整整五个月的南北音讯断绝，都没让杨广生出耗费一点朝廷嫡系兵力和钱粮，重新打通道路的意思，便是这么放任事态的自然发展，就好像北方真已经是后娘养的地盘一样，丝毫不被杨广关心。
大兴攻城战持续了半个多月，大兴城内已经没有一员卫大将军级别的宿将，全靠阴世师自己督战守城。而城内的贵族们纷纷出现倒戈的趋势，让城池的陷落趋势再也没有刹车。八月十九日，大兴城朱雀门率先被唐军攻破，阴世师力战被俘，卫玄手无缚鸡之力，最终关头选择了率领其余文官献表纳降。
李渊亲自入了大兴宫，安抚了那一伙原本还效忠大隋的文武臣子，并且宣布自己本为救民，不为一己私欲。之所以起兵，也不求推翻大隋一朝一代，只是为了另立明君，以免虐民。
大兴留守代王杨侑被顺理成章地立卫新君，而身在江都的杨广，便在本人缺席的情况下被尊为了名义上的太上皇。
然后，李渊便动手活剐了阴世师全族，以及他的心腹党羽，算是给他自己被活剐的小儿子报仇了。