接着，李勣又麾军南下，向辽东城进发。这时，唐平壤道行军大总管张亮所率水军从东莱（今山东莱州）渡海，袭击卑沙城。该城依山而建，四面险峻，唯西门可以攀登。唐军前锋程名振引兵深夜抵达城下，副总管王文度身先士卒，率兵冒死登城。五月二日，攻拔其城，俘城内男女 8000 余口。大总管张亮又分遣总管丘孝忠等耀兵于鸭禄水，骚扰高丽都城平壤以北的最后一道防线。
贞观十九年五月初，李勣和道宗率前锋部队 4000余骑抵达辽东城下。五月初八，盖苏文派步骑 4 万援助辽东守军。这时，唐军诸将都觉得敌众我寡，因此，主张深沟高垒，等主力部队全部集结以后，再行出击。唯副总管李道宗认为应乘敌军援兵“远来疲顿”之时，主动迎战，“击之必败”。李勣表示赞同，此时部将果毅都尉马文举也主动请战，面对十倍之敌，阵前豪气干云，长喝道：“不遇劲敌，何以显壮士！”策马向敌阵冲击，所向披靡。由此两军于辽东城下大战。高丽军遭到马文举突击之后组织力量拼命反击，行军总管张君乂部遇到高丽优势兵力的反击，抵挡不住，向后退却，唐军局势上陷入不利。李道宗见到张君乂部陷入混乱，立刻亲自前往指挥，在收集散卒之后，策马登高远望，看到高丽军阵已经被马文举搅乱，于是率骁骑乘隙冲入，左右出入，势不可当，使得高丽军阵更为混乱。李勣率众与其后冲突，高丽军终于崩溃，被歼 1000 余人。五月十日，唐太宗亲率六军经北平（今河北卢龙）、辽泽（今辽宁北镇与辽中之间泽地）渡过辽水，此时太宗遇到的难题与隋炀帝是一模一样的，是时辽泽泥淖二百馀里，人马不可通，将作大匠阎立德布土作桥大军才勉强得过，此时的辽泽上面还浮有很多当年隋军将士的遗骨，太宗当时就命人将之收敛埋葬。渡过辽水之后太宗下令毁去桥梁，以此向士卒表示背水一战的决心。太宗留大军于马首山（今辽宁辽阳西南），自将数百骑驰至辽东城下，对李道宗慰劳赏赐，超拜马文举为中郎将，并奖励了有功将士，处斩了临阵退却的总管张君乂。
辽东城对于唐军是有特别的意义的，炀帝三征，均止步于辽东城，因此对于唐军来说辽东城是必须越过的一道坎。
击退了高丽援军以后，李勣当即指挥唐军将士“负土填堑”, 准备向辽东城发起进攻。唐太宗也在马上负土递送，于是，随从官员一起与将士负土致于城下。不几日，城下沟堑俱被填满。接着，李勣下令先用抛车攻城。该攻城抛车体积庞大，可将重达 300余斤的巨石抛出一里之外，所至皆摧，高丽守军十分惧怕。为了防御巨石袭击，守军用巨木在城上建筑遮挡的战楼并用粗大的绳索结网企图拦截飞石，但仍被抛车所发巨石击溃。随后唐军又用撞车清除辽东主城左近的副楼，无不倾倒。就这样，唐军接连攻城 20多天，昼夜不息。李勣与张俭等，率领骁锐与契丹等少数民族兵一起，攻辽东城南。李道宗和张士贵等，攻辽东城西，李宏基等率兵填其濠堑，唐太宗亦率所统六军相助，将辽东城包围数十百重，水泄不通，鼓噪之声，震天动地。五月十七日，南风劲吹，唐太宗以火弩齐射，点燃了西南城楼，大火燃及城中住宅，火光冲天，接着下令精锐士卒登上冲竿之顶，一举登上城墙。高丽守军举大盾以短兵反冲击，企图夺回城墙，唐军以长矛列阵下击，后面的唐军在城墙上以擂石奋力下砸，高丽军终于抵挡不住，被歼 1 万余人，俘虏高丽军1万余人，俘获城中男女4万余口，获得粮食50万石。唐太宗遂以辽东城置辽州，并举烽火入塞，向太子所居定州通告捷报。
血战白岩
贞观十九年（ 645 年）五月二十八日，唐军在辽东城稍事休整后，又向白岩城（今辽宁辽阳东）挺进。次日，右卫大将军李思摩被流矢所中，唐太宗亲自为其吮血，唐军将士无不感动，故人人作战时均决死奋击不畏生死。盖苏文遣乌骨城万余守军援救白岩城。唐将契苾何力率劲骑 800 迎击，挺身冲入敌阵，铁骑冲突，纵横披靡。高丽军以长矛相拒，一时间战阵中长矛乱扎，契苾何力深入敌阵，被敌刺中腰部，血流如注。尚辇奉御薛万备挺槊单骑往救，在万众之中，将何力救回。何力勇气益奋，略略包扎，束疮再战，身边从骑奋击，高丽援军大溃，唐军追杀十余里，斩首千余级而还。后契苾何力伤口恶化，太宗亲自为他上药，并且将当时刺伤何力的高丽兵高突勃抓获，任何力处置。可是契苾何力这个少数民族将领并没有因为私怨随便处置高突勃，而是说：“彼为其主冒白刃刺臣，乃忠勇之士也，与之初不相识，非有怨仇。”于是将此人放过。在初唐众名将之中，契苾何力虽然名声并不显赫，可是此人无论战功还是德行决不逊色于其他诸将，之所以名气不响不过是他担任主将的机会比较少，可是在初唐各大重要战役中，例如李靖击破吐谷浑之战，李勣击破薛延陀之战，高君集击破高昌之战等各大重要战役中均扮演了极为重要的角色，可以说是当时的“最佳副将”。
六月初一，李勣率部抵达白岩城下。该城依山临水，四面险绝。但城主孙代音却胆小如鼠，当他听说辽东城被唐攻破的消息后，即遣使请降。但当唐军抵达白岩城下以后．他觉得自己的城池地形险要，而且还有乌骨城的援兵，便反悔了当初的决定，企图凭险抵抗。可是乌骨城的援兵被轻易击破，李勣率军将城池团团围住，用抛车、撞车攻城，飞石流矢，雨集城中。不久，唐太宗亦率六军抵达白岩西北，听到孙代音反悔后大怒，诏令军中：“得城当悉以人物赏战士。”于是，唐军攻势更加猛烈。孙代音的如意算盘这下子打不响了，看到唐军攻势大盛，城池也摇摇欲坠，而且太宗有言在先，城破之后等待他的下场必然是极为凄惨的，于是赶紧又遣心腹请降．约定唐军临城后，以“投刀钺为信”。唐太宗遂把唐军旗帜交给使者，并说：“必降者，宜建之城上。” 可是这样一来唐军将士不干了，本来还盼着打下城池能有巨大的收获，可是人家一投降，那之前的努力也就功亏一篑了。所以李勣帅甲士数十人进谏说：“士卒所以争冒矢石，不顾其死者，贪虏获耳。令城垂拔，奈何更受其降，孤战士之心。”太宗是个马上皇帝，自然不会用腐儒的那一套仁义道德来劝解手下的将士，于是说：“纵兵杀人而虏其妻孥，朕所不忍。将军麾下有功者，朕以库物赏之，庶因将军赎此一城。”以重金赏赐的办法平息了手下将士的不满。
不久，孙代音果然把唐军旗帜插于白岩城上，城中兵民都以为唐军已经登城，遂相率归降。由此，唐军获城中男女数万。唐太宗临水设置帐帏受降，给城中百姓赏赐食物，年八十以上赐以锦帛．他城之兵在白岩者，全加慰谕，分给粮饷器仗，予以释放，任其所之。又以白岩城为岩州，以孙代音为刺史。原被盖苏文所遣援助盖牟城而被唐军俘获的加尸城（今朝鲜平壤西南） 700 多名高丽兵士，被唐太宗的优抚战俘的政策所感动，均请从军效力。但唐太宗却说：“汝为我战，莫离支必杀汝妻子”，故对其赏赐粮饷，全予遣放。六月三日，唐太宗又将盖牟城改为盖州。
