此次平定薛仁杲之战，唐军缴获大量精锐骑兵，李世民依旧下令让薛仁杲兄弟，以及敌军主帅宗罗睺、翟长孙等人，继续统领原本的部下。平日里，李世民与这些降将一同游乐骑射，坦诚相待，没有丝毫隔阂与猜忌。投降的将领们既感念李世民的恩德，又慑服于他的雄才大略与威严，全都心甘情愿，愿以死报效。

恰逢此时，原本割据一方的李密刚刚归附唐朝，唐高祖李渊特意命令李密乘坐驿马，火速赶往豳州迎接凯旋的李世民。李密见到李世民后，被其天姿英明、气度威武所震撼，再看唐军军容整肃、军纪严明，心中悚然动容，由衷叹服。李密私下对身边的殷开山感慨道：“秦王真是一代英明君主，若非如此雄才大略，又凭什么平定天下祸乱，拯救苍生呢？”

李世民率领大军凯旋归京，在太庙举行盛大的献捷仪式，告慰先祖，彰显战功。唐高祖李渊对其大加封赏，册封李世民为太尉、陕东道行台尚书令，命其镇守长春宫，关东地区的所有兵马，全部归李世民节制调度。没过多久，又加授李世民为左武侯大将军、凉州总管，权势与声望愈发显赫。

武德二年（公元619年）十月，割据马邑的刘武周派遣麾下大将宋金刚，率军大举南下，一举攻陷浍州，刘武周大军士气高涨，一路势如破竹，唐朝边境局势危急。彼时王行本依旧占据蒲州，吕崇茂又在夏县举兵反叛，晋州、浍州等河东重镇接连陷落，消息传至关中，朝野震动，人心惶惶。唐高祖李渊见敌军气势强盛，认为一时难以与之争锋，无奈之下颁布手令：“贼寇气势已然强盛至此，我军难以与其争胜，不如主动放弃河东之地，全力坚守关西，以保关中安稳。”

李世民得知此事后，当即向李渊上表进言：“太原是我大唐王业兴起的根基，是国家的根本重地，河东地区土地肥沃，物产丰富，是京城长安重要的物资供给之地。倘若轻易将两地全部抛弃，臣心中深感憋闷遗憾。恳请陛下拨给臣三万精兵，臣必定能全力以赴，彻底平定刘武周，收复汾、晋二州失地。”李渊看罢奏表，深觉所言有理，当即下令调集关中全部兵马，交由李世民统领，并且亲自驾临长春宫，为李世民率军出征践行，寄予厚望。

同年十一月，时值寒冬，黄河河面结冰，李世民抓住战机，率领大军奔赴龙门关，踏过厚厚的冰层渡过黄河，大军进驻柏壁，与宋金刚主力部队再次形成对峙之势。没过多久，前线传来急报，永安王李孝基在夏县被宋金刚军队击败，于筠、独孤怀恩、唐俭等一众将领，全都被敌将寻相、尉迟敬德俘虏，敌军正准备押解着俘虏返回浍州。李世民当机立断，派遣殷开山、秦琼率领军队，在美良川设下埋伏，拦截敌军。唐军伏兵四起，大败敌军，寻相等人仅只身逃脱，其部下全部被唐军俘虏，殷开山、秦琼率军大胜而归，重回柏壁大营。

经此一胜，唐军众将士气高涨，纷纷向李世民请战，要求主动出击宋金刚。李世民却依旧沉稳，劝阻众将道：“宋金刚率领军队千里奔袭，深入我大唐腹地，其麾下精兵强将，全部集中在此。刘武周占据太原，全部依仗宋金刚的部队抵御我军。宋金刚看似兵力雄厚，实则内部粮草空虚、后援不济，一心想要速战速决。我军只需巩固营垒，养精蓄锐，以此挫伤敌军锋芒，等到他们粮草耗尽、计谋穷尽，自然会不战而逃，届时再出兵追击，必能大获全胜。”

武德三年（公元620年）二月，宋金刚大军终究因为粮草断绝、士卒饥饿难耐，军心彻底崩溃，只得下令全军仓皇逃遁。李世民得知消息后，立刻率领大军奋起直追，一路马不停蹄，直奔介州。宋金刚逃至介州后，停下脚步，排出南北长达七里的军阵，拼死抵抗唐军。李世民从容部署，派遣总管李世勣、程咬金、秦琼率军抵挡宋金刚北面的军队，命翟长孙、秦武通率军抗击宋金刚南面的军队。

战事初起，唐军各路军队与敌军激战，稍稍退却，被敌军占据上风。李世民见状，亲自率领精锐骑兵，绕至敌军后方，突袭宋金刚的阵营后部。敌军腹背受敌，阵脚大乱，全线溃败，唐军乘胜追击，一路奔袭数十里，杀得敌军丢盔弃甲。

战役尾声，敌将尉迟敬德、寻相率领麾下八千残部，主动向李世民归降。李世民依旧对其信任有加，下令让尉迟敬德继续统领这八千降兵，并且将其与自己的嫡系军营混编在一起。大将屈突通心中担忧，唯恐尉迟敬德趁机发动叛变，多次向李世民进言，请求收回兵权，不要让尉迟敬德统领降军。李世民却坦然说道：“昔日光武帝刘秀对待部下，推心置腹，以诚相待，故而能让天下英才尽心效命。如今我委任尉迟敬德统领旧部，又何必心存疑惧呢？”

在唐军的接连追击之下，刘武周大势已去，仓皇逃往突厥，并州、汾州等失地全部被唐军收复，恢复往日安稳。唐高祖李渊得知捷报后，欣喜万分，当即颁布诏书，在军中就地加拜李世民为益州道行台尚书令，以表彰其赫赫战功。