八月己卯日，雨停了。庚辰日，李渊命令士兵们把铠甲、兵器和行装拿出来晾晒。辛巳日清晨，李渊率军从东南方向沿着山脚的小路向霍邑进发。李渊担心宋老生不肯出城迎战，李建成和李世民说：“宋老生这人有勇无谋，咱们派轻骑兵去挑衅他，按道理他肯定会出城；要是他坚守不出，咱们就造谣说他已经跟咱们暗中勾结了。他害怕被身边的人向朝廷告发，怎么敢不出来！”李渊说：“你们分析得很对，宋老生之前不敢在贾胡堡迎战咱们，我就知道他没啥能耐！”李渊带着几百名骑兵先到霍邑城东几里外，等待步兵跟上，同时派李建成、李世民带着几十名骑兵到城下，挥着马鞭指指点点，做出一副要围城的样子，还大声辱骂宋老生。宋老生被激怒了，带着三万兵马从东门和南门分路出城。李渊赶紧让殷开山去叫后续部队。后续部队赶到后，李渊想让士兵们先吃饭再打仗，李世民说：“时机不能错过。”于是李渊和李建成在城东列阵，李世民在城南列阵。李渊和李建成这边刚交战有点后退，李世民和军头临淄人段志玄从南边的高地上带兵飞驰而下，冲进宋老生的军阵，从背后攻击。李世民亲手杀了几十个人，两把刀都砍出了缺口，鲜血沾满了衣袖，他甩掉血继续战斗。李渊的军队士气大振，士兵们大声呼喊：“已经抓住宋老生啦！”宋老生的军队大败，李渊的士兵们抢先冲向城门，城门紧闭，宋老生下马想跳进沟堑，刘弘基追上去把他砍了，战场上尸体躺了好几里地。天已经黑了，李渊立刻下令攻城，当时没有攻城的器械，将士们就光着膀子往上冲，就这样把霍邑攻下来了。
李渊要奖赏在霍邑之战中立功的人，军吏们有些犹豫，觉得应募的奴仆不应该和普通良人得到同样的奖赏，李渊说：“在战场上，哪还分得清贵贱；论功行赏的时候，怎么能有差别呢，应该都按照实际功劳授予奖赏。”壬午日，李渊接见霍邑的官吏和百姓，像在西河时一样慰问、奖赏他们，还挑选了一些年轻力壮的人让他们参军；关中的军士们要是想回家，都授予五品散官，然后送他们回去。有人劝李渊说给的官太多太滥了，李渊说：“隋朝就是因为吝啬奖赏，才失去了人心，咱们怎么能学他们呢！而且用官职来招揽众人，不比打仗强吗！”
丙戌日，李渊进入临汾郡，像在霍邑一样慰问安抚百姓。庚寅日，李渊在鼓山留宿。绛郡通守陈叔达据城坚守；辛卯日，李渊发动进攻，把绛郡攻克了。陈叔达是陈高宗的儿子，很有才华学问，李渊以礼相待并任用了他。
癸巳日，李渊到达龙门，刘文静和康鞘利带着五百名突厥兵、两千匹马赶到。李渊很高兴他们来得不算晚，对刘文静说：“我向西行军到黄河边，突厥人才到，兵虽然少但马多，这都是你办事得力的功劳啊。”
汾阳的薛大鼎劝李渊说：“别攻打河东了，咱们直接从龙门渡过黄河，占据永丰仓，再向远近各地发布檄文，关中地区就可以轻松拿下了。”李渊本来打算听从这个建议。但其他将领们都请求先攻打河东，于是李渊任命薛大鼎为大将军府察非掾。
河东县户曹任瑰劝李渊说：“关中的豪杰们都踮着脚盼着义兵呢。我在冯翊待了好些年，了解那里的豪杰，让我去劝说他们，他们肯定会像风吹草伏一样纷纷响应。咱们的义师从梁山渡过黄河，直指南边的韩城，逼近合阳。萧造只是个文官，肯定远远望见咱们就请求归降了。孙华这些人，也都会远道来迎接咱们，然后咱们大张旗鼓地前进，直接占据永丰仓。就算暂时没拿下长安，关中地区也肯定能平定了。”李渊听了很高兴，任命任瑰为银青光禄大夫。
当时关中的各路盗贼中，孙华的势力最强。丙申日，李渊到了汾阴，写信去招揽孙华。己亥日，李渊进军到壶口，黄河边的百姓每天都有上百人来献船，于是李渊就组建了水军。壬寅日，孙华从合阳带着轻骑兵渡过黄河来见李渊。李渊拉着他的手和他一起就座，对他又是安慰又是夸奖，任命孙华为左光禄大夫、武乡县公，兼任冯翊太守，孙华手下有功的人，都让孙华按次序授予官职，赏赐非常丰厚。李渊让孙华先渡河回去；接着派左右统军王长谐、
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