当得知高丽军增援而来，唐军派突厥降将阿史那社尔率突厥骑兵前往试探高丽军虚实，将高丽大军诱往安市东南，双方在此对阵，此时的高丽大军已经布成40里长的阵势，与唐军形成了对峙局面。
望着密密麻麻的高丽士兵，李世民与众将商量破敌之策，这时候李道宗说道"此次高丽大军倾巢出动，平壤城内守卫必定空虚，我愿带领5000士兵攻取平壤城，若能攻下，则这十几万士兵就会一击而溃，不战而降。"此计不能说会百分百成功，但在李道宗这位屡次创造奇迹的将领来说，至少有七成的把握。但对于李道宗的建议，或许是此时的唐太宗早已失去了年轻时的锐气，又或者他不愿冒险，总之，他没有同意。
随后，李世民派出使者对高延寿说"我此次派兵前来，是为你们被杀的国王讨回公道，并不愿与你们兵戎相见，只要你们备好臣子之礼，我们就立马撤退，把你们失陷的城池都归还你们。"明眼人都能看出来这只是李世民的缓兵之计，但高延寿偏偏就信以为真了。因此就对唐军疏于戒备。
趁着这个机会，李世民亲率大军发起进攻。面对突如其来的唐军，此前并未做过多抵御措施的高丽军瞬间方寸大乱，很难立马组织有效的抵抗，很快，在唐军的冲杀下，高丽军大溃，被唐军斩杀两万有余。
