直前进，在距离安市城四十里的地方扎营。太宗还担心他们徘徊不前，命令左卫大将军阿史那社尔率领一千名突厥骑兵引诱他们，双方刚一交战，突厥骑兵就假装逃跑。高丽将士相互说道：“唐军容易对付！”竞相追击，到了安市城东南八里的地方，依山列阵。
太宗召集所有将领询问计策，长孙无忌回答说：“我听说临战前，一定要先观察士兵的情绪。我刚才经过各营，看到士兵们听说高丽兵来了，都拔刀整理旗帜，面露喜色，这是必胜的军队啊。陛下还没成年时就亲自征战，每次出奇制胜，都是出自陛下的英明谋划，将领们只是遵照执行而已。今天的事情，恳请陛下指示方向。”太宗笑着说：“各位这样谦让，我就为大家谋划一下。”于是和长孙无忌等人率领几百名骑兵登上高处眺望，观察山川地形，寻找可以埋伏士兵和进出的道路。高丽、靺鞨联军列阵，长达四十里。江夏王李道宗说：“高丽倾尽全国兵力抵抗我军，平壤的防守一定薄弱，希望能借给我五千精锐士兵，直捣他们的根基，那么几十万敌军就能不战而降。”太宗没有回应，派使者欺骗延寿说：“我因为你们国家的权臣杀害君主，所以前来问罪；至于交战，并不是我的本意。进入你们境内后，粮草供应不足，所以攻占了你们几座城池，等你们国家恢复臣子的礼节，我就会归还所攻占的地方。”延寿相信了这番话，不再设防。
太宗连夜召集文武大臣商议军情，命令李世积率领一万五千名步兵骑兵在西岭列阵；长孙无忌率领一万一千名精兵作为奇兵，从山北的狭窄山谷出击，冲击敌军后方。太宗亲自率领四千名步兵骑兵，带着鼓角，收起旗帜，登上北山，下令各路军队听到鼓角声就一起奋勇出击。同时命令有关部门在朝堂旁边搭起接受投降的帐篷。戊午日，延寿等人只看到李世积列阵，整顿军队准备交战。太宗望见长孙无忌的军队扬起尘土，下令吹响鼓角，举起旗帜，各路军队呐喊着一起前进。延寿等人十分惊慌，想要分兵抵御，但阵形已经混乱。这时恰逢雷电交加，龙门人薛仁贵穿着奇特的衣服，大声呼喊着冲入敌阵，所向无敌；高丽士兵纷纷溃败，大军趁机追击，高丽兵大败，被斩首两万多级。太宗看到薛仁贵，召见了他，任命他为游击将军。薛仁贵是薛安都的六世孙，原名薛礼，以字行世。
延寿等人率领残余部队依山固守，太宗命令各路军队包围他们，长孙无忌下令拆掉所有桥梁，截断他们的退路。己未日，延寿、惠真率领三万六千八百名部下请求投降，进入军营大门后，跪着用膝盖前行，叩拜请罪。太宗对他们说：“东夷的年轻人，在海边逞强作乱，至于决战取胜，当然比不上老年人，从今以后还敢和天子交战吗？”他们都趴在地上无法回答。太宗挑选了耨萨以下的酋长三千五百人，授予他们军职，将他们迁到内地，其余的人都被释放，让他们返回平壤；这些人都双手合十，用额头叩地，欢呼的声音几十里外都能听到。太宗收编了三千三百名靺鞨士兵，全部活埋。此次战役缴获五万匹马，五万头牛，一万领铁甲，其他器械也与此相当。高丽全国上下极为震惊，后黄城、银城的守军都弃城逃跑，几百里内不再有人烟。
太宗派人骑快马向太子报捷，还写信给高士廉等人说：“我作为将领，表现得怎么样？”将所到的山改名为驻跸山。
秋季七月辛未日，太宗将营地迁到安市城东岭。己卯日，下诏标记战死士兵的尸体，等撤军时一起带回。戊子日，任命高延寿为鸿胪卿，高惠真为司农卿。
张亮的军队经过建安城下时，营垒还未加固，士兵大多外出砍柴放牧，高丽兵突然来袭，军中惊慌混乱。张亮一向胆小，坐在胡床上，直视前方不说话，将士们见他这样，反而认为他很勇敢。总管张金树等人敲响战鼓，整顿军队反击高丽兵，将他们击败。
八月甲辰日，侦察骑兵抓获了莫离支的间谍高竹离，将他反绑着带到军营门口。太宗召见他，解开绳索问道：“你怎么这么瘦？”高竹离回答说：“我偷偷从小路前行，已经好几天没吃东西了。”太宗下令赐给他食物，对他说：“你作为间谍，应该尽快回去复命。替我转告莫离支：想要知道军中的消息，可以派人直接到我这里来，何必偷偷摸摸地辛苦赶路呢！”高竹离光着脚，太宗赐给他草鞋后打发他回去。
丙午日，太宗将营地迁到安市城南。太宗在辽东境外，凡是扎营，只设置哨兵，不挖掘壕沟、修筑营垒，即使逼近高丽城池，高丽兵也始终不敢出城骚扰，士兵们单独在野外宿营，就像在中原一样安全。
太宗将要讨伐高丽时，薛延陀派使者入朝进贡，太宗对使者说：“告诉你们的可汗：现在我父子东征高丽，你们要是能来侵犯，就尽快来！”真珠可汗十分惶恐，派使者前来道歉，还请求派兵协助唐军；太宗没有同意。等到高丽在驻跸山战败，莫离支派靺鞨人劝说真珠可汗，用丰厚的利益引诱他，真珠可汗因畏惧唐朝而不敢行动。九月壬申日，真珠可汗去世，太宗为他举哀。
起初，真珠可汗请求立他的庶长子曳莽为突利失可汗，居住在东方