始毕可汗的支持下，以宋金刚为兵马大元帅，率三万突厥铁骑与五万汉兵，大举进攻河东，一路势如破竹，连克榆次、平遥、介休数地，太原守将李元吉贪生怕死，未作抵抗便弃城而逃，河东之地尽入刘武周之手，兵锋直逼龙门，眼看就要渡过黄河攻入关中。
消息传至长安，满朝震动，李渊见河东尽失，太原沦陷，一时心灰意冷，召集群臣道：“河东之地已失，突厥铁骑势大，不如暂弃河东，坚守潼关，以保关中平安。”
此言一出，满朝默然，唯有李世民再次挺身而出，叩首请战：“河东乃王业之本，太原是先帝龙兴之地，若弃之，便是弃了天下民心！
臣愿率精兵三万，进驻柏壁，必复河东，斩刘武周、宋金刚之首以献陛下！”
李渊见李世民意决，心中稍定，当即拨三万精兵，又令秦琼、程咬金、尉迟恭随军出征，命李世民为北路行军大总管，率军进驻柏壁，抵御宋金刚。
柏壁地处汾水之滨，乃河东咽喉之地，西临黄河，东接介休，地势险要，易守难攻，李世民进驻柏壁后，依旧沿用浅水原之战的疲敌之策，令大军坚壁不战，仅派秦琼、程咬金率轻骑，不断袭扰宋金刚的粮道。
宋金刚率大军屯于柏壁城外，日日叫阵，李世民却始终闭门不出，宋金刚数次率军猛攻，皆被李唐军凭城击退，损兵折将无数。
彼时宋金刚的粮草皆由突厥供给，经李唐轻骑反复袭扰，粮道数次被断，军中粮草日渐匮乏，而突厥见宋金刚久战无功，又不愿耗费粮草支持，渐渐减少了补给。
数月之间，宋金刚大军饥寒交迫，士气低落，士卒逃散者不计其数，再也无力进攻柏壁。
武德三年二月，宋金刚见大势已去，只得率残部向介休方向撤退，李世民见战机已到，当即下令全军追击，亲率玄甲铁骑为先锋，一路追歼逃兵，三日三夜不眠不休，大小数十战，未尝一败。
追至介休，宋金刚率残部两万馀人列阵抵抗，李世民令秦琼、程咬金从左右两翼夹击，尉迟恭率铁骑直冲中军，自己亲率主力正面猛攻，三方合击之下，宋金刚大军瞬间溃散，仅率数骑逃奔突厥。
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