李世民笑着说：“诸位这样谦让，朕当为你们谋划。”于是和陆玉成、长孙无忌等人带领几百骑兵登高眺望，观察地形，看好可以埋伏兵力以及出入的地点。此时高丽、靺鞨合兵为战阵，长四十里。
江夏王李道宗说：“高丽倾尽本国的兵力来抗拒吾大唐军队，平壤的守军必然虚弱，希望能给吾五千精兵，直捣其京城，则几十万的兵马可以不战而降。”李世民没有答允。
李世民派使者欺哄高延寿说：“朕因为你们国的强臣杀死你们的国王，所以前来兴师问罪；至于两军交战，并非朕的本意。但进入你们的境内，粮食供应不上，所以才攻下了几座城，等到你们重修臣国的礼节，就将那几座城归还。”延寿相信了李世民说过的话，不再防备。
李世民当夜召集文武大臣商议战事，命令李勣率领一万五千名步骑兵在西岭布阵；长孙无忌率领一万一千名精锐士兵做为奇兵，从山的北面穿越峡谷以冲击高丽军队的后尾；李世民亲自带领四千步骑兵，挟带鼓和号角，放倒旗帜，登上北山；又敕令各路军听见鼓和号角声一齐出兵进击。又命有关部门在朝堂边上大张接受投降的帷幕。
二十二日，延寿等人只见李勣在布阵，便勒令士兵欲迎战。李世民望见长孙无忌的部队尘土飞扬，便令擂鼓、吹号角，高举大旗，各路兵马鼓噪呐喊着一同进攻，高延寿等大为惊慌，想要分兵几路击退唐军，然而高丽军的阵形已经乱了。正赶上天降大雨，雷电交加，龙门人薛仁贵身穿奇异服装，大声呼喊着冲锋陷阵，所向无敌。高丽士兵纷纷逃窜，唐朝大军乘胜追击，高丽兵大溃败，二万多人被杀。太宗看见薛仁贵，便召见他并拜为游击将军。薛仁贵是薛安都的六世孙，名礼，以字称呼。
高延寿等人带领残余士兵依山固守，李世民命令各路兵马合围，长孙无忌将所有桥梁撤掉，以断绝其归路。二十三日，延寿、惠真率领高丽士兵三万六千八百人请求投降，走到军门，跪下用膝盖前行，磕头请罪。
李世民对他们说：“东夷少年，可以在僻壤海隅横.行，至于摧毁坚固堡垒决战取胜，肯定赶不上一位老年人，今后还敢与大唐天子交战吗？”延寿等人都趴在地上不敢答话。
李世民挑出耨萨以下酋长三千五百人，给他们军服职位，将他们迁居内地，其余将士都放了，让他们返回平壤；众人都高举双手以头撞地，欢呼声闻几十里外。李世民本来准备将被俘的三千三百名靺鞨士兵全部活埋，在陆玉成的劝阻下也都放了。总共获得五万匹马，五万头牛，一万领铁甲，各种器械上万。高丽全国震惊，后黄城、银城百姓都空城逃走，几百里内不再有人烟。
李世民传驿书通报给太子李承乾，又写信问高士廉等人说：“朕作为带兵的将领怎么样？”将所途经的山改名为驻骅山。这次安市城外的大会战，让陆玉成见识了李世民高超的军事指挥才能，受益良多，对李世民运用心理战的手段非常佩服。
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