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徐茂公（李世勣）说：“若刘黑闼的甬道直达城下，洺水县城必然守不住。”秦王李世民非常着急，他担心王君廓守不住洺水县城，想临时换人去接替王君廓。罗士信主动请缨去代替王君廓。李世民一方面派兵骚扰刘黑闼军做掩护，一面让人在城外高坡上用旗语召王君廓突围出城，与此同时罗士信也带着200精兵趁机入城，成功替换了王君廓。
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临阵换将是军中大忌，秦王李世民不可能不懂，军师徐茂公更不可能不明白，但他们仍然让罗士信替换了王君廓，实在是因为刘黑闼对洺水县城的攻势太猛。王君廓与罗士信是同时因功获封国公爵位的，其能力不言而喻。唐高祖都赞叹王君廓：“以十三人击破上万敌军，自古少有！”但这么厉害的王君廓比起罗士信，仍然差了一大截。
可是，有罗士信驻守的洺水县城最终还是没能保住。刘黑闼派人昼夜急攻，最糟糕的是天突然下起大雪，风雪阻挡了唐军救援洺水县城的希望。一个小小县城，就算罗士信以一敌万又能撑多久？在刘黑闼不遗余力地攻打八天八夜后，洺水县城落陷。罗士信被刘黑闼俘虏，刘黑闼欣赏他的勇猛，想招降他，可罗士信至死不降，最终被杀，年仅23岁。
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秦王李世民出重金向刘黑闼赎回罗士信的尸体，把他葬在邙山裴仁基的墓旁。罗士信生前与裴仁基关系极好，裴仁基被王世充杀害后，是他散尽家财千方百计赎回了裴仁基的尸体，又把裴仁基安葬在邙山。罗士信曾说过：“我死后，也要葬在裴仁基的墓旁。”罗士信去世四天后，秦王李世民率军夺回洺水城，打败了刘黑闼。
