屈突通发现李渊大军西进，急忙留下鹰扬郎将尧君素为河东郡太守，守河东郡的蒲坂城，自己带部队西援长安。屈突通企图同守潼关的刘纲回合，但遭到刘文静的阻击，同时，王长谐突袭刘纲所驻扎的都尉南城，杀掉了刘纲，等屈突通赶到时，王长谐已经占领南城，屈突通只好抢占了北城，双方对峙。李渊趁机派吕绍宗攻打留守蒲坂的尧君素，但没有拿下。
新、旧《唐书》中载，屈突通是从武关出发，计划经蓝田县救援长安，武关在现在河南省商南县南，距离现在山西省永济县西的河东郡200余公里。绕这么大圈子到潼关，笔者怎么想也想不明白。留此一记，供大方之家鉴之。
李建成、刘文静在潼关同屈突通纠缠时，李渊在冯翊郡黄河边巡视各部，稳定黄河西岸，确保永丰仓的稳定。李世民则带9万人马长驱直入如入无人之境，同各路义军互相呼应。李世民首先占领了京兆郡泾阳县，在泾阳县李世民击败一支胡人义军刘鹞子部，将刘鹞子部合并。再逼近长安，屯兵长安西边的长安故城。李世民留下殷开山、刘弘基守长安故城，自己亲自前往鄠县的司竹，同李仲文、何潘仁、向善志等部会合。柴绍则带数百骑兵到鄠县以南的南山迎接自己的妻子。这时，李世民拥兵已达到13万人马，又有房玄龄等一批精英投靠。
这时隋的西京长安已经四面楚歌，东有李渊、李建成部，南、北、西都是李世民部，李世民在同李仲文、丘师利等人在司竹见面时，隋西京留守卫文升等对刚刚驻扎在长安故城的刘弘基、殷开山部进行了攻击，但被刘弘基、殷开山击败，俘虏了一千多人数百匹战马，攻击长安的前哨战顺利打响。
被困长安的隋代王杨侑、刑部尚书兼京兆内史的卫文升、独左翊卫将军阴世师、京兆郡丞骨仪已经无计可施了，援兵啊！你们在哪里？！本该守卫长安的屈突通被拖住在潼关，东京洛阳兵力被李密拖住，远在江都的隋炀帝还在天天快活呢！
关于骨仪，在此提一句，据《资治通鉴》等记载，又名“滑仪”，是天竺人，也就是现在印度人。
李渊高兴啊，杨侑把主力屈突通派去东进河东郡来镇压我，现在屈突通没办法回援了吧，关中空虚了吧！
11月1日，李渊命令，李世民全军进驻长安附近的阿城；李建成由新丰进军至长安东南的霸上，李渊亦率部由下邽（guì）西进。李渊全军二十余万人浩浩荡荡向长安城进发。一路过来，李渊下令，所有经过的炀帝的行宫园苑一律废除，宫女放回。赶到长安城周围的军队，李渊也命令不得进入村庄骚扰百姓。
11月7日，李渊到达长安城东面的春明门外西北驻扎。11月17日，在劝降无效的情况下，（当然无效，尊代王为帝的托词，糊弄自己都糊不过去，还能糊弄谁啊。）李渊下令围攻长安城。11月20日，李渊进驻长安东面的安兴门外的安兴坊，李世民进驻长安城西北的金城坊。11月30日，攻城正式打响，李渊下令：不得侵犯隋的宗庙、代王、宗室，违反者诛杀三族。这一战打的还是很残酷的。在攻城战斗中，孙华被乱箭射中而亡。隋朝的卫文升年龄已经很大，在围城作战的焦虑中病重而亡。12月12日，李渊军头雷永吉带兵首先冲上长安城头，李渊大军一下子踏入长安城。
代王杨侑这时住在东宫，李渊军攻进长安时，东宫的人跑的干干净净，只有侍读姚思廉陪在杨侑身边。李渊士兵要冲上大殿，姚思廉大喝：“唐公起兵是要匡扶皇帝的，你们不得无礼！”士兵们于是都呆在大殿之下。李渊于是把代王杨侑迁居到隋宫正殿大兴殿，但因为杨侑还没有正式登基，只能住在大兴殿的后面。姚思廉在隋宫顺阳阁哭拜杨侑后离开，李渊亦没有阻止。