李建成在得到李渊发布攻城令之后，当即指挥大军进攻长安城的东面、南面，长安城的隋军守将闭门不出。长安城四面有坚厚的城墙，城墙七丈高，上面很宽，足可并排走五个人。墙上筑有五尺高胸墙，石墙上遍布箭孔，墙的正面十分光滑，大石块垒得密密实实，找不到可落角攀登的接缝。城墙外有一条护城河包围着四周。长安城的隋军守将左翊卫将军阴世师，早已部署好兵力，在城墙上严阵以待。
中午时分，李建成号令自己所部将士吃饱饭，稍稍休息，然后准备攻城的器械。未时刚到，李建成便指挥高大的攻城塔车和整齐的队列象钢铁的洪流，席卷而来！每个将士都有感到喉焦舌燥，每个人的心都绷得很紧，极度紧张的气氛弥漫在空中，仿佛碰上一点火星就会爆炸似的。看到蜂涌而至来势凶猛的义军，隋军守将左翊卫将军阴世师一声喝道：“火箭准备！——”
立刻，一阵弓弩潮动，箭孔旁都有一个碗口大的小坑，里面是点燃的火油，弓箭手的火箭已搭在弦上。隋军守将左翊卫将军阴世师以灯号和战鼓指挥东门和西门的守军。冯立、谢叔方、张纶等率领二十多个整齐的队列迅速迫近城墙，每个队列大约有五、六百人，总共有一万五千多人，这是李建成指挥的第一轮攻势的兵力，后来还有几轮攻击的兵力配备。整齐的队列在离城六十丈外停了下来，在宽阔的地面上一字排开。片刻之后，攻城的号角声从队列后方响起，传遍四周。刺耳的喊杀声冲天而起，聚集在最前列十个方阵的将士，如汹涌潮水般冲杀而来，冲在最前的是百人一组的云梯冲锋队，这样的云梯冲锋小组有上百个之多。义军将士戴着头盔，身着轻装铠甲，举着盾牌。二十多辆高达七丈的庞大攻城塔车由二十人为一队推着，快速向前推进。洛阳城下，杀气腾腾，战云翻滚！
隋军守将左翊卫将军阴世师一声令下：“放火箭！”
“嗖——嗖——嗖——”长安城上，隋军的两队弓箭手轮流击射，千百支点着的火箭连绵不断划空而过，射向冲杀而来的义军。义军将士把盾牌举在头顶，封挡射来的火箭。只有少数人中箭倒地，火箭对训练有素的义军将士伤害不大。眼看义军愈来愈接近城墙了，最快的几个云梯已冲进入了二十丈之内。长安城上的隋将阴世师十分镇定，见所有义军都差不多已进入二十丈之内，他大喝一声：“石弹发射，药箭射杀最前面的云梯队！”
一阵战鼓雷鸣！紧接着就“呼——呼——呼——”的声音响起。城墙后上百座石弹发射车忽地弹起成百上千的石弹，每个石弹其如大冬瓜，重逾百斤，霎那间犹如漫天石雨般飞射而下，直捣义军！与时同时，飞蝗似的药箭疯狂地狙杀义军冲在最前的云梯冲锋队！
“唰——唰——唰——”这些药箭的箭头，都是在毒液内浸渍过了的。被毒箭射中，箭簇上的毒素，很快就会在血液里散布，令人痛苦万分。义军受伤严重，战斗力锐减！
“哎呀——哇！”“啊！——妈呀！”
成百上千的喊杀声中，掺杂着义军将士们的惨叫！被石弹击中者不是被砸得脑浆爆出；就是血肉暴溅。李家军进攻受挫，李建成见了大惊！连忙令：“弓箭手放箭！压制对方攻势！”
“嗖~嗖~嗖——”倾刻间，空中的飞箭如雨点般呼啸而过，丁丁当当的落在城墙石砖上，不断有人中箭。但义军的箭阵依然压制不住隋军城上的火力。李建成果断命令：“段志玄等将听令：九队神箭手列阵同时发箭，一定要压制城上的火力，掩护冯立、谢叔方、张纶的登城突击队攻城。”
瞬息间，九队九千人的神箭手同时张弓！——天啊！这是一副多么壮观的画面啊！空中，黑压压密如乌云似的飞箭，铺天盖地射向城墙；地上，杀气腾腾似狂涛般的登城义军冲向城楼。
“勇士们，冲啊！——”攻城的义军将士英勇异常，毫无畏惧，勇猛冲击。冲在最前的云梯队已经冲到护城河边，第二梯队三十个方阵五万多人跟着冲了过去。转眼的功夫，义军第三梯队的攻城队伍也冲到城下。李建成大喝一声：“后续队伍向东门、西门同时进攻！”
传令的号角立刻响起！攻城的义军抬着无数的巨木冲到，并排着横架在火油燃烧的河面上。高高的云梯快速推进，迅速架在城墙上。云梯的顶部有两个铁钩，刚好死死的钩挂在城墙上。长安城墙的隋军守兵，在义军密密麻麻飞箭的压制下，根本无法伸出手来将云梯推开！义军将士们举着盾牌立刻攀爬而上。与此同时，长安城西门和北门也遭受李渊、李世民等军队的猛烈攻击！隋朝守军顾此失彼，手忙脚乱，弹石弓弩所剩无几。绝望，几乎弥漫到每一个隋军的心头。
李建成精选出来的登城队员，率先跃进城墙。李建成手下军头雷永吉，身披坚甲，一手护盾，一手提刀，在部众的掩护下，率先抢登长安城头，挥刀砍掉了隋军的旗帜。随后跟进的登城勇士，在冯立、谢叔方、张纶、裴俨的率领下，英勇奋战，为登城敢死队杀出一条血路，进而很快控制了城门。雄姿英发的李建成左手策马，右手挥剑，高呼狂进。他一马当先，冲进东城门。张纶、冯立紧随左右，诸军奔涌而来。大军如潮水般向前滚动，喊声震天，杀声动地，刀枪相碰，箭盾相格。大军一拥而入，长安城终于被李建成所部率先攻破。
李建成进城后，直奔代王所住的大兴宫。他一边跃马前行一边连连发令：
“众军不得妄取民物，不得侵扰皇室，不得奸污妇女。违令者斩！”
“任瑰、韦挺听令：带兵封存府库，收缴图册，维护皇室宗庙。”
“张纶、冯立迅速接管左军负责的东、南城门防务。分派各军，组成督察，监察军兵违纪违令者。”
“得令——”众将飞马而去，分头行事。
李建成在隋旧臣僚窦轨等人的导引下，迅速跃马到了宫门。李建成翻身下马。环顾四周，果然宫殿巍峨，气派非凡。大兴宫内共有十六座大殿，最主要的四座大殿为太极殿、两仪殿、甘露殿和延嘉殿，均建在承天门至玄武门的中轴线上。太极殿北是两仪殿，为“内朝”，只有少数有资格作决策的亲信大臣才能进出参与。心潮起伏的李建成压抑着内心的狂跳，脸上毫无兴奋之色。他面若静水地对身边的刘文静道：“速派兵护卫宫殿。并请大将军速速到此，共见代王。”
刘文静回马，一边令传兵报大将军，一边指挥众亲兵在宫殿四周护卫。不一会，见李世民率军呼啸而来。李世民见大哥在此，立刻翻身下马，扬声大呼：“大哥，何不进宫？！”
李建成道：“二弟不可造次！须等大将军到来，再进不迟。”
“何必等他，但进无妨。”李世民说完就抬步上台阶。
刘文静连忙上前拦道：“二郎，万万不可。大将军有令：惊扰皇室者，斩！——”
李世民一愣，方才收步。李建成微笑着对二郎道：“想必大将军正飞马赶来。我们不妨稍等片刻。”
果然如李建成所言，不一会，便看见在红白相间的幡旗下，亲兵们拱卫着李渊相拥而来。红光满面的李渊精神焕发地下马，笑容可掬地道：“啊！大郎、二郎，你们——都到了？”
李建成、李世民连忙恭身行礼。李渊对他们没擅进宫殿感到明显的满意。随后而来的裴寂、唐俭、刘政会等人也相继上前，与大郎、二郎和刘司马打招呼。
“好！诸位，与我同进宫殿，拥立代王为君。开创一个新时代！——”豪情万丈的李渊率大郎、二郎和众文武干将一行，步入大兴宫殿。他们一步一步地走得很缓慢。李建成、李世民、裴寂、刘文静等人似乎感到历史的脚步在移动。他们真切地感到自己正在改变历史的进程！
大兴宫，殿门大开。代王和那些官属们不知何处。李渊正与众人犹豫间，忽然听到殿后声音响起：“大胆李渊，欲造反不成？！”
李渊举目一看，原是代王殿前书记官封伦，字德彝，观州蓨人。其父乃隋通州刺史。伦少时，其舅卢思道每言曰:“此子智识过人，必能致位卿相。”封德彝是一个极识时务的人，他知道隋朝大势已去因而对李渊极为友善。
“不敢！我义军起兵，只是立代王为君，尊隋室，安天下而已！”李渊连忙施礼。封德彝看了众人一眼，从殿台走了下来。对李渊道：“诸位若真心迎立代王，我愿劝说代王。”
李渊诚恳地道：“我们确是真心迎立代王。此心可鉴天日！”
“我们都是隋臣，岂有不尊隋之理？！”裴寂连忙表白：“代王现在何处？请带我们一同拜见代王，共拥代王为君。与你同享拥戴之功，岂不快哉？！”
“代王居东宫。我们一同劝进。”封德彝边说边带着李渊等人步行东宫。
李建成耽心阴世师、卫文升等兵将阻碍。回身对李世民道：“你带兵护卫东宫，如有阻碍者，擒杀之！”
李世民会意，立即布置下去。
封德彝带着李渊进入东宫，却不见任何兵将护卫代王。原来，阴世师、卫文升等耽心李渊义军一旦拥立代王为君，那对他们这些抵拒义军的官属，必不相容。更何况阴世师、卫文升等将还挖掘李渊祖坟。因此，长安城破，阴世师、卫文升等将知大事不妙，早逃避之。
东宫大门敞开。代王一人孤寂惶恐地坐在雕花太师椅子上，心神不宁地喝茶。封德彝、李渊、李建成、裴寂等人上前，叩头，拜请：“臣等忠心拥立代王为君。”
代王惊慌：“不可不可！父皇尚在。本王不作此等天下耻笑之事！”
封德彝意味深长地道：“代王，当今之事，国乱不堪，民不聊生。诸侯并起，战火不息。李大将军起义师，立新君，为的是定隋室，安天下。此为大隋之福啊！请代王思之！”
经过封德彝、李渊、李建成、裴寂等一番劝说，代王别选择地从东宫移居大兴后殿。
李渊令封德彝召集旧僚属，商议择吉日告高庙，定尊位，立代王和布置迎立仪式。封德彝耽心夜长梦多，果断地道：“择什么吉日？择日不如撞日，我看今天就是黄道吉日。即可迎立新君。”
众僚无言，各自准备仪仗、法物、法驾、黄幡等。李渊不愧为一代有名的政治家军事家，他即刻令大郎全权接手长安城防军务，着手稳定长安城内与城外四周军心民心。李建成当即令刘弘基、雷永吉从前锋营挑选精兵三万，组成京城禁卫军。即刻接收长安四门五城军事防务。冯立迅派监军查察各城区，禁止军人掳掠，惊扰百姓。韦挺立即封府库收图籍。长安城经过短暂的慌乱之后，迅速稳定了下来，商市、酒楼、街坊安然如常。从此以后，李渊始终依重李建成负责京城防务，任何人都丝毫不能插手京城防务重任。
李渊随即下令捉拿阴世师、骨仪、崔毗伽、李仁政等奸臣。尤其是阴世师，此人颇懂阴阳风水，派兵士去挖李渊在河东老家的祖坟。据说，那天下午，阴世师率兵士等刚挖开李渊祖父李虎的坟墓，突然，跃出一条硕大的青蛇，蛇身有水桶粗，那蛇高昂起头，“哧哧——”地呼啸着冲向兵士们，兵士纷纷闪开，阴世师挥剑上前，不防被莽蛇吐出一团雾气，当时昏倒在地。莽蛇身边还有大小不一的三条青蛇和二只金蟾，四散逃避兵士们回身追杀，一只金蟾跑开了，其余的则被隋军刀剑杀死了。隋军兵士供认了阴世师的恶行。李渊悲愤不已，认为五儿智云的死，与阴世师掘坟有关。李渊即命陇西公李建成把阴世师、骨仪、崔毗伽、李仁政等奸臣处斩。李建成历数奸臣抗拒义军、贪婪暴虐、残害百姓的罪行，把他们斩首示众。
当日未时，李渊率百僚，恭敬迎十余岁的代王即位于大兴殿，为恭帝。大赦天下，改大业十二年为义宁元年。遥尊后主为太上皇。
义宁元年，冬十一月甲子，恭帝以李渊为丞相，进封唐王，位在王公上。以武德殿为丞相府。
十一月二十二日，隋恭帝封李建成为唐王世子，以李世民为京兆尹、秦公，李元吉为齐公，仍改太原留守为镇北府，总统山东诸郡。诏封丞相长史裴寂为魏国公，司马刘文静为鲁国公，李神通为郑国公，李孝基为蜀国公。
李建成率先攻破长安城，立了头等大功！李建成的名字在军中迅速传诵，越传越神。他自从晋阳起兵，一路攻城掠地，连战连捷，兵锋直指长安，成为攻无不克战无不胜的代名词。满面春风的李渊对沉静、清秀的李建成赞叹道：“大郎，你真行啊！你连战连捷不见你有半点喜色，而今攻克长安此等天大的喜事，你却仍然沉静如水。为父真为你而感到心慰！成大事者非你莫属！”
秀丽文静的李建成潮红着脸说：“父亲，其实孩儿内心也是欣喜若狂！只是眼下长安四周危机遍伏。当务之急，必需马上削平长安四周的军事威胁。”
“好！咱父子俩想到一块去了！”李渊欣慰地笑了。李渊克定长安，奠定了大唐在军事上、经济上的基础，取得了向全国各地军阀割据发号施令的优势。踌蹰满志的李渊已完全掌控了京师，下一步便开始“挟朝庭号令四方”着手解除长安四周各路军阀的威胁了。
转眼便是新年来临（即隋恭帝义宁二年春正月），长安城一派祥和的节日气氛。
长安街市经过半年的修整，已恢复了往日的繁荣景象。兄弟俩在经过血雨腥风的战争之后，极为珍惜平安的生活。朝政大事，李渊和众大臣操办，一切风调雨顺。当时，蜀汉及氐羌所在诸郡雄豪，以及梁、益之地，争相派子弟前来长安送献钱粮表示拥戴新朝。从四面八方上朝称贺者，每天上百人，络绎不绝。随后，涿郡太守罗艺与渔阳、上谷、北平、柳城等郡诸官民，遣使送款，表示臣服新君隋恭帝，只有李密、窦建德、王世充等军阀割据称王，不服新君。