罗艺在幽州站稳了脚跟，还控制了营州。靠着幽州和营州，罗艺成为隋末乱世里一支重要的割据力量。各路诸侯纷纷向罗艺伸出橄榄树："来呀，来呀，跟我混呀！"罗艺前思后想，决定投靠李渊、李世民父子创建的唐朝。620年，罗艺奉表投靠唐朝。
那时候的唐朝，建立才两个年头。在群雄并起的隋末乱世，唐朝的势力并不算最强，地盘不算最大，甚至还比不了窦建德、王世充等人。在瞬息万变的时机，罗艺能够准确地判断唐朝最有发展潜力，并坚定地投靠唐朝，表现出了高明的战略眼光。
对于罗艺的归顺，李渊喜出望外，下诏将他封为燕郡王，还赐姓为李。
来到唐朝大营，罗艺最初在秦王李世民帐下效力。620年2月，李世民率部讨伐刘黑闼。罗艺随军出征。这是罗艺第一次在唐朝亮相，他表现得十分耀眼，在徐河（今河北保定东北）打败刘黑闼之弟刘十善的军队，斩获八千首级。3月，罗艺又攻占刘黑闼占领的定州、乐州、廉州、赵州4州，俘获尚书刘希道。刘黑闼连遭败绩，逃往突厥。
