大战开始之初，唐军的形势其实是极为不利的。之前本人已经说过，唐军为了保障后勤而人数过少的弊病在此时暴露无遗，在进攻安市城之前，唐军已经攻下了高丽八座城池，这些城均需分兵防守，以防反复。而唐军的总兵力只有六万陆军四万水军，水陆军当时也未汇合，张亮的水军此时依然在进攻建安城的路上，太宗身边的兵力最多只有五万，一部分需要维持后勤运输，一部分需要继续包围安市城以防敌内外夹击，这样能够迎战的兵力居然仅仅剩下3万人。敌我兵力比达到了5：1的地步，而且又是在境外作战，端的是凶险万分。

面对这样的情况唐军从太宗到普通的士卒却都十分乐观，太宗当时说：“今为延寿策有三：引兵直前，连安市城为垒，据高山之险，食城中之粟，纵靺鞨掠吾牛马，攻之不可猝下，欲归则泥潦为阻，坐困吾军，上策也；拔城中之众，与之宵遁，中策也；不度智能，来与吾战，下策也。卿曹观之，彼必出下策，成擒在吾目中矣。”而普通士卒“闻高丽至，皆拔刀结旆（如燕尾的飘带），喜形于色。” 可见唐军对于自己的野战能力信心十足。

而高丽方面显然被自己占绝对优势的数量所迷惑，开始将唐军不放在眼里。当然高丽军中不是没有明白人，当时就有叫高正义的对卢官柬言道：“吾闻中国大乱，英雄并起。秦王神武，所向无敌，遂平天下，南面为帝，北夷请服，西戎献款。今者倾国而至，猛将锐卒，悉萃于此，其锋不可当也。今为计者，莫若顿兵不战，旷日持久，分遣骁雄，断其馈运，不过旬日，军粮必尽，求战不得，欲归无路，此不战而取胜也。”这个计策恰恰就是太宗皇帝最不希望高丽军实行的计划。但是在拥有绝对优势的兵力的条件下反而避而不战，而且十五万大军拒险防守，物资的消耗更是惊人的，这样想要上下接受这样的计策显然是极其困难的，所以高丽统帅高延寿当时就否决了这个计策，决定主动进攻，一举击破唐军，于是引军直进，开进到离安市城南只有四十里的地方。

唐太宗为诱敌深入，诏令左卫大将军阿史那社尔将突厥千余人挑战。刚一接触，唐军即假作不敌，向后撤退。高丽兵众以为唐军不堪一击，竞相追击，直进至安市城东 8 里的六山（位于今辽宁海城东南），依山结阵，绵亘 40 余里。

唐太宗与长孙无忌等率数百骑登上高岗，观察地形．对可以伏兵及出入之所，均了如指掌。这时，江夏王李道宗认为高丽倾全国兵力援救安市，都城平壤守备必然空虚，因此请拨给精兵 5000 ，直取平壤。但唐太宗却并没有答应。李道宗的这个建议后来被李靖所肯定，认为假如当时采用这个计策的话，那么这次的伐高丽之举就可竟全功。当然我们就当时的情况分析，李世民不采取这个计策也是有道理的，因为当时唐军兵力严重不足，士兵唯恐不多，在这个时候再要分出5000人奇袭平壤所冒的风险实在太大，虽然太宗一生征战行险之举可谓比比皆是，可是现在太宗皇帝已经贵为天子，这时行险的收获和失败的风险太过不成比例，最终还是没有答应。

当晚，唐太宗作了如下部署：令李勣将步骑 1 . 5 万在西岭布阵，引诱敌军出击；令长孙无忌率牛进达等精兵1.1万以为奇兵，伏于山北狭谷之中，待发起攻击时，从敌后冲出。自己亲率步骑 4000 ，挟带鼓角，收卷旗帜，登上北山。并下令诸军，以鼓角之声为号，一齐出击。又命有司在朝堂之侧设置受降帐帏，胸有成竹地说：“明日午时，纳降虏于此矣！”是夜，也许老天也不忍明天高丽军所面临的命运，因此降下流星坠入高延寿的营地，可是高延寿依然毫无所觉。

六月二十二日，高延寿发现李勣在对面布阵，遂整顿军士，列阵前来迎战。唐太宗登上北山后，看见狭谷中尘土飞杨，知是长孙无忌率部已进入指定地点，当即命令鼓角齐鸣。于是，唐军诸路兵马鼓噪而进。高延寿不防自己居然被包围，大为惊慌，连忙分兵抵御，但布置好的军阵岂是那么好调整的？在调动的时候便造成了混乱。就在这时风云变幻，河山变色，阴云密布，无数雷电自空中劈下，一员白袍唐将伴随着雷电跃马而出，手持长戟，腰鞬张弓，大呼先入，所向无前，高丽军尽披靡却走。李勣以长矛结阵，正面推进，长孙无忌在其后进行突袭，太宗身先士卒，率4000骑兵自北山疾驰而下，突击高丽军的侧翼，三面合围之下高丽军大溃，唐军斩首两万级。