公元618年6月18日，李淵在長安稱帝，國號為唐，建元武德，定都長安。長子李建成為皇太子，次子李世民為秦王，三子李元吉為齊王。
李淵雖然稱帝，但是中華大地上群雄割據，戰火紛飛。李淵的地盤僅僅局限在關中和河東一帶，周圍是群強環伺。北方地區，唐朝疆土北方有和突厥曖昧的叛將劉武州，東北方有盤踞在河北樂壽的竇建德、劉黑闥，東面有占據洛口的李密，以河南洛陽為根基的王世充和剽掠漢水、淮河的朱粲，關西是占據金城的薛舉，再往西就是占據涼州的李軌；南方地區，有占據江都的李子通，占據江陵的蕭銑。盤踞在淮南厲陽的杜伏威等勢力。
針對當前形勢，李淵制定了鞏固關中，進軍關東，統一北方，解放全國的戰略層面三步走，派遣兒子李世民、李建成、李元吉等北戰南征，逐步消滅各地割據勢力，完成唐朝的統一。而這一階段，李世民充分發揮了自己的軍事指揮才能，屢戰屢勝，一路高歌，立下了赫赫戰功。
第一步：以關中為根據，西滅薛舉，東剿武周
武德元年（618年）六月至十一月，李淵命令李世民領兵攻打據隴西之地的薛舉，史稱淺水原之戰，這是唐開國以來的第一場大仗，其戰略意義不言而喻。其實說白了，大唐國祚初建，這一仗打敗了，輕者元氣大傷，重者直接嗝屁。
此次戰役，雙方兵力方面相差較為懸殊，唐朝方李世民統軍四萬余人，而薛舉在金城稱王後，號稱擁兵三十萬；戰略層面，唐朝采取的策略是遠交近守，防守反擊。對薛舉大後方占據涼州的李軌許以厚利，讓他在後方騷擾薛舉；李世民在正面深溝高壘防禦，待敵人疲軟之際，出騎兵突襲，而後趁勝追擊。此次戰爭，李世民先敗後勝，後發制人。
七月四日，大戰初期，李世民率軍來到高墌，忽然得了瘧疾，沒辦法，只得讓長史劉文靜、司馬殷開山代為指揮全軍。李世民對他們的要求是，敵人孤軍深入，糧少兵疲，若是邀戰，堅守不出，待我病愈，必能克之。但是，這兩兄弟，根本就不是聽話的主，立功心切，急於亮出自己的小肌肉，結果被薛舉從背後偷襲，大敗，軍隊死傷一大半，李世民沒辦法只得回長安，薛舉占領了高墌。
八月，薛舉派他兒子圍攻寧州，但是沒有成功。有謀士建議應該趁他病要他命，唐朝剛打了敗仗，士氣低迷，關中百姓人心浮動，應趁勝追擊直取長安。薛舉也覺得很合理，但是還沒有付諸實行，自己就病死了。他兒子薛仁杲接受了他爹的地盤和勢力。
十一月，李世民進軍駐守高墌，同時李淵也遣使策動薛仁杲後方的李軌行事，薛仁杲派手下大將宗羅睺抵禦李世民。宗羅睺多次引兵挑釁，李世民都不為所動，更是勒令下屬，如有請戰者，斬。他寬慰下屬說，我們剛剛打了敗仗，士氣低迷，對方新勝，正是驕傲之時。他們對我們越是輕視，我們越是要忍耐，知敗而勇，一擊即中。雙方對峙了六十多天，沒辦法，宗羅睺的糧草不濟，將士離心，有將領梁胡郎率軍來投。李世民瞅準時機，決定抓住對方急於求戰的心理，在淺水原紮營引誘宗羅睺。宗羅睺不知是計，率領全部精銳，畢其功於一役，李世民卻堅守不戰，即使對方攻勢猛烈，即使己方缺水多日，也依然堅守。等到對方疲憊不堪時，李世民派手下大將龐玉領軍出戰，雙方激戰正酣，李世民從宗羅睺側方殺出，一舉擊潰了宗羅睺。
宗羅睺兵敗逃向涇河對面薛仁杲營地，李世民掩軍追殺，一路追擊，天快黑時，包圍了薛仁杲的城池，薛仁杲無計可施，只得出城投降。彼時，李軌在涼州作威作福，將士離和，武德二年（619年）年初，安興貴手下發動兵變，抓了李軌獻給了李淵。自此，河西走廊平定。同年在漢水、淮河之間的朱粲，也投降了李淵，但是不久後又投到了王世充麾下。
彼時，在李世民平定河西、經略西北的時候，李淵北方的劉武周蠢蠢欲動，趁著太原空虛，大舉進攻，當時駐守太原的李元吉棄城而逃。劉武周順勢南下，讓部將宋金剛攻取了澮州，兵勢直達夏縣、蒲阪。李淵一看，還得派能打的兒子上場，命令李世民領兵抵禦。李世民依然采取固守待機，等到敵人露出疲態，再一舉克之，當即開展長達五個月的拉鋸戰。武德三年（620年）四月，李世民抓住宋金剛糧草匱乏，有意北撤之機，雷霆出擊，大敗宋金剛，宋金剛和劉武周逃往突厥，但因為失去了利用價值而被殺。
自此，李唐完全鞏固了關中根據地，掃除了北進的障礙。
第二步，一統北方，滅夏政權，攻占洛陽
劉武周敗亡後，北方局勢成三足鼎立之勢，李淵雄踞河西、關中和河東等地，建立大唐根據地；王世充沈重打擊了因幫助後隋政權對抗宇文化及而消耗極大實力的李密的瓦崗軍，坐擁河南、湖北等地，在河南洛陽自稱鄭帝，竇建德占據河北、山東等地，建立夏正權。
李淵認為，應該先滅王世充，打通南北通道，為統一全國奠定基礎；北方竇建德，有雄關可守，可徐徐圖之。
武德三年（620年）七月，李淵下詔命李世民率領大軍出關，進攻王世充。王世充知道後，讓太子堅守洛陽，其余諸子率軍拱衛。自己領軍迎戰李世民，但是唐軍勢大，王世充不敵，退守洛陽，派人向夏王竇建德求援。竇建德的謀士建言，北方三分，唐、鄭、夏三足鼎立。現如今鄭國勢危，唐國勢大，若是再不救援，唇亡齒寒，鄭滅之後夏亦不遠矣。此時應當和鄭國內外夾擊唐軍，待唐軍退卻，再看局勢如何變化，若鄭國可以攻占，就拿下鄭國，合兩國之力，攻疲敝唐師，天下可定。竇建德深以為然，決定出兵救援。
另一邊，李世民采取穩步推進，逐漸蠶食的策略，一一拔除洛陽附近城鎮，切斷鄭軍的糧食補給線，讓洛陽陷入孤城。李世民包圍洛陽後，四面攻城，晝夜不停，但是洛陽城防十分嚴密，既有射程200步、投擲50斤巨石的大炮，也有射程500步，箭鏃像斧頭的連發巨弩，攻了十幾天依然無果。
唐軍士兵疲憊不堪，傷亡很大，軍中彌漫著回師關中的情緒。李世民為穩定軍心，下令洛陽不破不還朝，敢提班師者立斬。李淵聽說洛陽城難破，也密信給李世民還軍。李世民表示洛陽必克，並派人說服老爹，王世充現在如入秋的螞蚱，一旦現在回師，他肯定會死灰復燃，再想攻克就很艱難了。
洛陽城雖然城防堅固，但是王世充並不得人心。即使已經殺了十幾個想要開啟城門投降的人，但內部依然蠢蠢欲動。二月三十日，王世充的司兵沈悅派人到唐軍左武侯大將軍李世績處請降，並表示願為內應獻虎牢關，李世績趁勢夜襲，奪下虎牢關，掐斷了洛陽城唯一的運糧通道。彼時，唐軍在洛陽城外挖深溝，築高壘，糧草、物資根本運不進洛陽城。洛陽城內，糧食、食鹽等價格一路躥升，服飾古玩等賤入草芥。城內人，草根樹皮被吃光後，連浮泥都做成餅吃，一時間餓殍遍野。
這個時候，竇建德也親率所有兵馬，向西馳援洛陽。一路上攻城拔寨，攻克管州、滎陽和陽翟等地，並溯黃河西上，水路並進，用船運糧，準備解救洛陽缺糧的危機。竇建德在虎牢關東部平原紮營，修築宮室，派人和王世充互通訊息，準備內外夾擊唐軍。
李世民聽說竇建德率軍而來，立即召開軍事會議。謀士團認為王世充雖困守洛陽，缺少糧草；但軍備充實，兵馬也是江淮精銳，如果解決了糧食問題，和竇建德遙相呼應，我軍勢必面臨腹背受敵的局面。唯今之計，要分兵抵禦。一部份兵力繼續圍困洛陽，加深壕溝，增高壁壘，堅守不戰；大王應親率主力精銳，扼守虎牢關，整軍備戰，以逸待勞，必能克之。竇建德一敗，王世充也是唾手可得。武將認為，現在軍隊士氣低落，士兵疲憊不堪，洛陽城固不易攻克；竇建德挾勝勢而來，士氣銳不可當；我軍腹背受敵，不如退守新安，靜待時機。
最終，李世民采取謀士團的意見，命令李元吉困守洛陽，自己率領三千五百精銳赴虎牢關。雙方在虎牢關對峙一個多月，竇建德打了幾仗也未能取勝，反而讓李世民截了自己的運糧隊。
竇建德的謀士淩敬對他說，大王，現如今我們在虎牢關前進退兩難，不如您率領全部兵力渡黃河，攻取懷州、河陽，派重兵守衛；之後翻越太行山，進入上黨，攻取汾州、晉州，奔赴蒲津。這樣做有三點好處：一是前方如無人之境，大軍取勝是必然；二是開拓領土，壯大勢力；三是關中的唐軍受震駭，鄭國洛陽之圍自然會解除。但是竇建德的手下的將領被王世充收買，阻止淩敬的計劃，最終胎死腹中。
五月初一，唐軍密探來報，竇建德糧草不濟，在黃河以北放馬，準備襲擊虎牢。五月初二，竇建德傾巢而出，在板渚列陣，軍士連綿二十裏，擂鼓前進。唐軍將領十分驚慌，李世民登高望敵，對諸將說，敵軍一路西下，未逢敵手，士兵驕橫，必然輕視我們。我們若按兵不動，等他們勇氣衰竭，士卒饑餓，必然會撤兵。此時我們突然襲擊，必然會取勝。
戰局也像李世民預料的一樣，竇建德排兵列陣，從早晨到中午，李世民一直堅守不戰。等到竇建德士卒疲憊饑餓，一邊喝水，一邊想著撤退，李世民率騎兵出擊，所向披靡，最終生擒了竇建德。王世充知道竇建德被俘後，也被迫出城投降。至此，李唐一統北方。
三、長勝之師，攻取南方，天下一統
北方平定之後，李唐一統天下的大勢已不可阻擋。相比北方軍隊，南方軍隊普遍戰鬥力不強，更兼南方占地各地的軍閥眾多，各自為戰，一盤散沙，南方平定也只是時間問題。
在攻打長安的時候，李淵就未雨綢繆，命令光祿大夫李孝恭在巴蜀、山南等地招撫，納降稱臣的有三十多州；同時李孝恭整飭舟艦，訓練水師，積極備戰，為收取南方打好基礎。
武德二年（619年），割據在淮南的杜伏威歸附李唐，杜伏威奉詔入朝，留下輔公祏留守淮南。
武德四年（621年）九月，李淵下旨命令李孝恭為荊湖道總管，李靖為行軍總管，統帥水路十二路兵馬，征討盤踞在江陵的蕭銑，蕭銑拒戰失敗，最終出降。攻占江陵後，大軍挾盛威招撫嶺南，嶺南諸州紛紛來投，一共九十六州，六十多萬百姓悉數歸附，至此，荊湖、嶺南平定。
武德六年（623年），輔公祏公然反叛李唐，自立稱帝，建都丹陽。李淵命令李孝恭率領水路大軍征討，最終輔公祏戰死，江南全部平定。
最終，李淵在李世民的幫助，結束了隋末分裂割據的局面，實作了國家的基本統一。
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