李世民当时也身在战场，和其他唐军将士一样奋力向前进攻，因防守的夏军人墙十分密集，饶是秦琼、尉迟敬德等人个个以一敌十，无法挨近窦建德的身边。李世民眼看战场上尘土弥漫，能见度突然一下子变得极低，兴奋地叫道：“秦叔宝、程咬金、尉迟敬德、史大奈、宇文歆，你们几个跟随我来！”说着便骑马悄悄离开了战场。由于双方将士皆伸手不见五指，大多数人对此并未察觉，只有围绕在李世民身边，一直在小心保护着秦王的秦琼等少数几个人听见。秦琼等人于是离开最前线，与李世民在战场附近会合，李世民下令他们，每个人取来一面大将的牙旗，把旗幅卷起来，使得旗杆形似长矛，以方便挟在腋下，然后重新返回战场。这几人遵从李世民的命令，各自取来一面旌旗，将之席卷，再次冲入敌军阵中。李世民带着他们宛如游龙一般在敌阵中穿梭，专寻找敌军的空隙游走，若是与敌军的大部队相逢，则避而不战，夏军为了保护窦建德，也无心追赶他们。不知不觉，这几位唐军大将竟成功绕过了夏军结成的厚实人墙，来到了夏军背后的山坡之上。李世民将自己带来的那面旌旗舒展开来，率先插在坡上，又令其他几人也照他的样子做。不一会儿，六面唐军大将的牙旗陆续被插在山坡上，在夏军的背后迎风飘展。

夏军起初对此事一无所知，双方又交战了一会儿，随着被马蹄溅起的尘埃渐渐落定，两军将士终于又能勉强看清战场四周的形貌。忽然，有一位夏军骑兵惊呼道：“不好，我军被包围了，快看，有数支唐军已占据了我军身后山坡！”其他夏军骑兵随着他手指的方向看去，只见在沙尘的背后，隐隐然有数支唐军部队已居高临下，摆好了冲锋的队形！—其实，那山坡上总共才六个人，六面牙旗，但古时候作战，牙旗在哪里，就代表这支军队的主将在哪里，主将在哪里，就代表他所率领的军队在哪里；反过来说，一旦一支军队的牙旗被人砍倒，就意味着这支军队已经战败，甚至连主将都已经阵亡（所以才有“斩将夺旗”这一成语）。方才还密不透风的夏军人墙只道腹背受敌，为此迅速崩溃，上万名夏军骑兵不约而同地撇下窦建德，疯狂的向战场外逃去，因自相践踏而死者不计其数。窦建德也跟着他们随波逐流，途中被唐军伸来的一支长矛刺中大腿，窦建德怕显露身份，不敢大声呻*，忙丢弃头盔，装作是一名偏将伏在马背上继续逃走；又行了数里，竟无意间来到了李世民之前牧马的地方，有两位唐军将领，一位名叫白土让、一位名叫杨武威，刚好也追击溃败的夏军来到这里，与窦建德迎面相遇。窦建德吓得急忙跳下战马，想躲入附近的草丛，哪知他腿脚不便，才一瘸一拐地走了几步便痛苦地倒在了地上。白土让、杨武威不知此人的身份，挺枪欲刺，窦建德急得双手乱摇：“别杀我，我是夏王，我真的是夏王，我的头颅非常值钱。”白土让、杨武威大喜，把窦建德捆作一团扶回马背上，带着他去见李世民。

李世民见窦建德被部下押解过来，如释重负之余，斥责他道：“王世充天怒人怨，是自取灭亡，你何必远离国境，为了这种小人前来送死？”窦建德十分尴尬，只得苦着脸答道：“我自来送死，免得秦王您日后为了我还得亲自去一趟河北。”唐军将士听后哈哈大笑。此时，军营那边来报，说夏国的十万步兵听说夏王行营沦陷，已经全部投降，因人数实在太多，请问秦王该怎么处置他们。李世民道：“每人发放三日口粮，把他们全部放了吧，窦建德既已被擒获，夏国事实上已经灭亡，无须再为难他们了。”

随后，李世民押解着窦建德、王琬、长孙安世等一行人，下令三军奏起凯歌，离开虎牢，前往洛阳城北。唐军快到洛阳郊外时，李世民派夏国降兵先行前往城下通报：“夏王窦建德到了。”王世充不知究竟，喜得手舞足蹈，急忙登上城头向北眺望，不多时，窦建德果然来了，不过不是骑着高头大马来的，而是坐着囚车来的。王世充的心理防线刹那间崩塌了，他嚎啕大哭，一边哭一边埋怨窦建德道：“你曾作过承诺，答应一定会救我，怎么弄成这副模样？”窦建德铁青着脸，坐在囚车里一声不吭。李世民示意左右，把长孙安世放了，让他独自回城向王世充讲述虎牢之战的经过。王世充这才得知，不但窦建德败了，连夏国也都亡了，他与诸将商议，不如趁着唐军主力尚未完全抵达，我军立即弃城向南方突围，总之先逃过长江再说。这一次，没有将领愿意跟随他去，众将皆道：“我等之所以苦苦支撑到现在，是因为有窦建德。如今连窦建德都已被俘，总算突围，又怎能取得成功？”五月初九，经过数日的犹豫，王世充身穿白衣，带着郑国太子和百官来到城外，向唐军递上了降书。