初战
武德元年(618年)六月，薛举率大军侵入安定郡(今甘肃泾川一带)，主力军向高墌(今陕西长武北)方向前进，而在东北、西南两翼，则派机动骑兵袭扰北地、扶风二郡。七月四日，李世民来到高墌，不料忽然得了疟疾病倒，只得命行军长史刘文静、司马殷开山代替指挥。李世民告诫二人说：“薛举孤军深入，粮食不多，士卒疲惫，假如来挑战，小心不要应战。等我的病痊愈后，为你们打败他。”退下后，殷开山对刘文静说道：“大王担心您不能退敌，才说这番话。贼兵听到大王有病，必然轻视我们，应该显示一下武力威慑敌人。”
于是在高西南列阵，仗着人多不加防备。薛举秘密进袭唐军背后，壬子(初九)，在浅水原交战，唐八位总管都败下阵，士卒死亡十分之五六，大将军慕容罗睺、李安远、刘弘基均阵亡。李世民连夜收拾残军，逃回长安。薛举乘胜占领高墌。薛举命军中将被俘的唐军士兵断舌割鼻、凌辱至死，又将唐军的数万具死尸堆积成一座小山，用土封上，造了一座所谓“京观”，以炫耀武功。刘文静等人均因此被罢官。
再战
武德元年(618年)八月，薛举派他的儿子薛仁杲进军围攻宁州，唐宁州刺史胡演击退了薛仁杲。郝瑗对薛举说：“现在唐兵刚刚战败，关中骚动不安，应当乘胜直接攻取长安。”薛举同意他的意见，恰巧生了病没有实行。辛巳(初九)，薛举去世。太子薛仁杲继位，居住在折城，追谥薛举为武帝。
李渊一方面向盘据凉州(今甘肃武威)的李轨修好，并再度任命李世民为元帅抗击薛仁杲。
十一月，秦王李世民率军驻守高墌，薛仁杲派大将宗罗睺抵御，宗罗睺多次挑战，李世民坚守不出。诸位将领都请战，李世民说：“我军才打了败仗，士气沮丧，对方仗着得胜而骄傲，有轻视我们的意思，我们应当紧闭营门耐心等待。他们骄傲我们奋勇，可以一仗打败他们。”于是命令全军：“有敢请战的，斩首!”双方相持六十多天，薛仁杲的军队粮食吃完了，将领粱胡郎等人率领各自的队伍前来投降。
李世民了解到薛仁杲手下的将领士卒有离异之心，命令行军总管梁实在浅水原扎营引诱薛仁杲部下。宗罗睺知道后非常高兴，出动全部精锐攻梁实，梁实守住险要不出战。营地中没有水源，好几天人马没有水喝。宗罗的攻击很猛烈;李世民估计对方已经疲劳，对诸位将领说：“可以打了!”快到天亮，李世民让右武候大将军庞玉在浅水原列阵。
宗罗睺合兵攻庞玉，庞玉作战，几乎不能坚持了，李世民带领大军出其不意从浅水原北方出现，宗罗带军迎战。李世民率领几十名骁骑率先冲入敌阵，唐军内外奋力搏斗，呼声动地，宗罗睺的部队大败，唐军杀了几千人。
决胜
李世民率领二千多骑兵追击宗罗睺，窦轨拉住马苦苦地劝道：“薛仁杲还占据着坚固的城池，我们虽然打败了宗罗，但不能轻易冒进，我请求暂且按兵不动，观察一下薛仁杲的动静。”李世民说：“我考虑这个问题很久了，现在我军取胜势如破竹，机不可失，舅舅不要再说了!”于是进军。薛仁杲在城下列阵，李世民依泾河面对薛仁杲营地，薛仁杲手下的骁将浑等人到唐军阵前投降。薛仁杲怕了，带兵进城拒守。天快黑时，唐大军相继到达，于是包围了城池。半夜，守城的人纷纷下城投降。薛仁杲无计可施，己酉(初八)，出城投降;唐军俘虏薛仁杲的一万多名精兵，五万名男女。