唐军的坚韧性，显然超过夏军，夏军远来的疲劳根本没有恢复，完全是一口勇气吊着，此刻又被唐军调动起来。以一股偏师的损失为代价，换得夏军全部主力都跟着冲杀了数个时辰、体力消耗巨大。两军十几万规模的主力真正拼杀到一起时，唐军的体力优势就非常明显了。
血腥的屠戮持续了数个时辰，一开始谁都没能取得明显的进展，超过五万名士兵，在区区半天的血腥狂杀之中倒毙沙场，血肉泥浆四溢横流，让人不得不怀疑成皋大地就是一块血肉磨盘，一台史前凶兽级别的绞肉机。全面决战从午时一直杀到戌时，夏军才终于在全面的体力崩溃之下崩盘了。此前连连圈地圈得飘飘然的窦建德，才算是猛醒过来，可惜一切都晚了。
据说窦建德本人带着手下的骑兵部队一路东逃。逃到了一个地名叫作“牛口渚”的地方，才被唐军因为战马马力的优势追上合围。唐军伏兵四起，高呼“豆入牛口，势不得久”的谶纬谣言，动摇夏军军心，一番激烈的搏杀，窦建德本人身中数箭，坠马被俘，手下亲兵自然星散崩溃。
按照历史原本的轨迹。窦建德会被李世民俘虏后绑缚着送到洛阳城下，然后由唐军骂阵手们高呼着通知王世充。好让王世充知道他的外援指望已经断绝了，援军主帅已经兵败被擒。然后。绝望的王世充就该开城投降，跪地求饶，试图以无血开城换取一个体面的下半生。
可惜，历史到了这一步，显然出现了分叉。李世民和李建成的所作所为与历史同期没有丝毫区别，依然绑了窦建德去洛阳城下劝降、打击城内士气。可城内的王世充却没有第一时间投降。
按说，王世充也应该够绝望了，无非也就差那么一两根稻草，多年之后，根据王世充自己的回忆：如果当时再过那么个把月，她也就真投降了。
事实证明，王世充这一丝灵台清明的坚持，让他有命活完这下半生。因为，就在窦建德和唐军的荥阳血战之后数日，以逸待劳、休整了半年之久、全军严兵整甲的大梁朝廷，出兵了。东起徐州、济阴，中至南阳、襄樊，西含剑门蜀道，三十万之众的大梁精兵，以覆沧海而沃熛炭之势，全线北伐，赶在唐军主力血战过后最虚弱的那一刻，出现了。
从徐州和济阴西进的梁军，以来护儿为主帅，下有来整、秦琼、周法明等将领，十几万之众，逶迤而来，因为路途遥远，加上需要深入唐军控制区境内比较深远，所以李建成与李世民兄弟还能够分出主力去迎击相持。
然而，从南阳北上的梁军，选择了出中牟而越嵩山的路线，这条路线距离洛阳实在不能算远，而且此前洛阳南面背靠嵩山的一线本就不是唐军主要防范的方向，山区地形复杂，也不可能处处设防，因此这一路的梁军进兵的消息，几乎几天之内就突破了封锁线，被洛阳城内的王世充所知道了。
被围攻半年，几度以为自己快要完蛋的王世充，终于不打算玩心跳了，何况大梁皇帝萧铣还给他发来了一封很是恳切的劝降书，可以不计较他王世充曾经称帝的问题，希望王世充多想想两人当年在江都时的合作，并且只要王世充逊位，就给他实封封地、保证郑国公的爵位，子孙递减一等。
从南阳出兵的梁军主帅，乃是沈光，麾下也有十万之众，王世充没有再犹豫，既然他的大郑政权身处四战之地，天下四大军阀另外三家要讨伐别人都要经过他的地盘、既然他怎么都不可能逃脱亡国的命运，那还不如卖一个好价钱呢。
王世充举洛阳而降大梁，中原的局面天平，终于出现了剧烈的倾斜，向着有利于大梁的方向，彻底崩塌。
唐军自然是要和梁军血战到底的，不过刚刚激战之后的他们并没有余力马上发动新一轮的进攻战役，何况王世充投降之后，唐军就算速胜也没了威慑逼降的对象，为何还要速战血战、主动进攻呢？无数李唐宗室除了痛骂萧铣无耻之外，似乎并不能做别的立竿见影的事情。
然而这一切还没算完。窦建德被抓之后，唐军原本立刻派出了各路使者和小股偏师去河北之地，试图劝降窦建德麾下那些郡县。
可惜的是，同一时间，徐州的梁军也分出数万偏师北进河北，他们带去的带兵主将，正是前年兵败病死的大隋末代河北道经略使薛世雄的几个儿子，包括后来的不世猛将薛万彻。与此同时，大梁皇帝萧铣还和占据了辽东半岛和半个幽州的卢龙留守罗艺发去了很有诚意的劝降书和巨额的赏赐，许诺以允许罗艺终生镇守幽州、辽东全境，子孙递减一等的代价，换取罗艺承认归顺大梁朝廷、并且由大梁朝廷添兵助战，帮他收取还未到手的幽州剩余地界。
河北版图，在窦建德被俘之后，发生了剧烈的波动，刘黑闼之流的桀骜者当然不会甘心直接投降