過程
武德四年十二月三十日，雙方在徐河(今河北保定東北)交戰，劉十善、張君立大敗，損兵8000。洺水縣人李去惑佔據城池降唐。李世民派彭公王君廓率1500名騎兵，與其共同守城。二月，劉黑闥還攻洺水城，十一日，至列人(今河北肥鄉東北)時，被唐將秦叔寶擊退。十七日，李世民收復邢州(治龍岡，今河北邢臺市)。二十四日，李藝率軍奪回定(治安喜，今河北定縣)、欒(治今河北省邢臺市隆堯東)、廉(治今河北藁城)、趙(治平棘，今河北趙縣)四州，抓獲劉黑闥尚書劉希道，與李世民軍會合於洺州。
當時劉黑闥急攻洺水城，該城四面環水，水寬50餘步，深三、四丈，劉黑闥在城東北修建兩甬道準備攻城。李世民三次引兵增援，都因劉黑闥軍頑強阻擊不能進。眼看甬道即將修成，洺水城危在旦夕，李世民遂登上城南高墳，用旗語令王君廓突圍，同時命勇將行軍總管羅士信率200士卒進城，代其堅守城池。劉黑闥軍在甬道修成後，連續8晝夜，猛攻洺水城，恰逢大雪，唐軍無法增援，洺水城於二十五日陷落，羅士信被殺。二十九日，李世民率軍奪回洺水城。
武德五年三月，李世民和李藝在洺水以南紮營，並分兵駐洺水以北。劉黑闥多次挑戰，李世民均堅壁不戰，以挫其鋒，同時另遣奇兵斷其糧道，冀(治信都，今河北冀縣)、貝(治清河，今河北省邢臺市清河西北)、滄(治清池，今河北滄州東南)、瀛(治河間，今屬河北)等州的水陸運糧舟、車，皆被唐軍沉焚。雙方相持60餘日，李世民料劉黑闥糧草已盡，必來決戰，於是命人在洺水上游(今邢臺市沙河市秦王湖一帶)築堰截斷河水。三月二十六日，劉黑闥果然率2萬步騎兵南渡洺水，逼近唐營列陣。李世民先遣輕騎出戰，繼而親率精騎擊破劉黑闥馬軍，乘勝以馬踐踏其步兵。劉黑闥率軍拚死抵抗，戰鬥從中午持續到黃昏。這時，守吏決堰，河水疾速衝下，水深丈餘，劉黑闥軍大潰，萬餘人被殺，數千人淹死，劉黑闥和範願率200(一說200餘人，一說千餘人)騎逃入突厥。
點評
此役，是中國戰爭史上後發制人、疲敵制勝的典型戰例。李世民以閉壘不戰，用奇兵斷敵糧道，待其糧盡氣衰，精騎出擊，並決洺水助戰，大敗劉黑闥軍，盡復淪陷州縣。此戰與《三國演義》所載關雲長水淹七軍之戰頗相類似。
史料
三月，太宗阻洺水列營以逼之，分遣奇兵，斷其糧道。黑闥又數挑戰，太宗堅壁不應，以挫其鋒。黑闥城中糧盡，太宗度其必來決戰，預擁洺水上流，謂守堤吏曰：“我擊賊之日，候賊半度而決堰。”黑闥果率步騎二萬渡洺水而陣，與官軍大戰，賊衆大潰，水又大至，黑闥衆不得渡，斬首萬餘級，溺死者數千人。黑闥與範願等以千餘人奔於突厥，山東悉定。太宗遂引軍於河南以討徐圓朗。——《舊唐書》
二月，秦王破之於列人，取洺水，使總管羅士信守之。黑闥攻陷洺水，士信死。王阻水爲連營，分奇兵絕其饋路。黑闥數挑戰，堅壁不爲動。三月，賊糧盡，王度必決戰，豫壅洺水上流，敕吏曰：“須賊度，亟決之。”黑闥果率騎二萬絕水陣，與王師大戰，衆潰，水暴至，賊衆不得還，斬首萬餘級，溺死數千，黑闥與範願等以殘騎奔突厥。山東平，秦王還。——《新唐書》
世民度黑闥糧盡，必來決。乃使人堰洺水上流，謂守吏曰：“待我與賊敵，乃決之。”丁未，黑闥帥(率)步騎二萬南渡洺水，壓唐營而陳(陣)，世民自將精騎擊其騎兵，破之，乘勝蹂其步兵。黑闥率衆殊死戰。自午至昏，戰數合，黑闥勢不能支。王小胡謂黑闥曰，“智力盡矣，宜早亡去。”遂與黑闥先遁，餘衆不知，尤格戰。守吏決堰，洺水大至，深丈餘。黑闥衆大潰，斬首萬餘級，溺死數千人，黑闥與範原等二百騎奔突厥，山東悉平。——《資治通鑑》
【洺水之戰對唐史的後繼影響與骨牌效應】：
山東洺水之戰以羅士信之死爲分界線，前期李世民趨向於積極防守，而後期趨向於積極進攻。
羅士信在瓦崗寨時，曾受裴仁基厚待。李密戰敗後，裴仁基跟隨王世充。羅士信投唐，效力於鎮守長春宮的李世民麾下。裴仁基曾密謀擁立越王楊侗，殺王世充，事不機密，被王世充所殺，全家就戮。洛陽城破後，羅士信找到裴仁基的遺骨，葬之於北邙山，並說，我死後也要葬在這裏。羅士信守洺水，洺水城破爲劉黑闥所殺，李世民重金贖回其屍，就將他葬在了裴仁基的墓旁。(事見《舊唐書》與《新唐書》的忠義傳-羅士信)
裴仁基有一個兒子，卻在這場變故中倖免，他正好是出生在裴仁基全家被殺的那一年。貞觀年間，這個孩子以功臣之後入仕學，高宗時爲李唐王朝平定西亞立下了赫赫之功。裴仁基於李唐何功之有，若無熟悉的親友，在裴仁基死後他又如何證明自己是裴仁基的遺腹子?幾乎可以確定，此子是裴仁基死後羅士信收養，羅士信死後，李世民紀念其功而加以照顧。這個孩子叫裴行儉。
劉黑闥有一個得力部將高雅賢，高雅賢有一個義子，是個勇武有力的青年。李世民洺水之戰，劉黑闥北投，高雅賢戰死，之後李世民在山東地區肅清的力度是很大的，但是這個青年卻沒有任何事情，回家種地去了。貞觀元年，據說他被人說動，又投入了地方府兵。貞觀三年，以匡道府折衝隨李靖北伐，當先攻入了突厥王庭，李世民授以左武衛中郎將。此後滅百濟，踏平西突厥，成爲唐初一代名將。這個青年叫蘇定方。
蘇定方是高宗朝的名將，而裴行儉又師承於蘇定方，再加後來李世民在遼東戰場萬人之間一眼看中的薛仁貴，從地方縣令提拔起來的劉仁軌，構成了高宗朝的將星雲集，都出自李世民的洺水之戰，歷史的因果有時千迴百轉。
遺蹟
李世民與劉黑闥的洺水之戰，不僅載之於《舊唐書》、《新唐書》、《資治通鑑》等歷史典籍，而且在永年縣、沙河縣等地留下了許多歷史遺蹟。如《新唐書》記載：“(永年縣)狗山有太宗故壘，討劉黑闥於此”。清《嘉慶重修一統志》和《畿輔通志》關於永年縣狗山也都有“武德五年，太宗親討劉黑闥，於此立營”的記載。清《畿輔通志》關於順德府沙河縣大倉門山也有記載：“大倉門山，在縣西一百二十里，亦名倉口，唐時嘗置倉於此，以通饋餉，故名”。《畿輔通志》在關於大倉門山的記載中甚至還引用《大清一統志》進一步明確：“唐太宗爲秦王時，擊劉黑闥於河北，置倉於此，以通饋餉，故有倉門之名”。另外，史書曾載：秦王世民與劉黑闥相持六十餘日。黑闥潛師襲李世勣營，世民引兵掩其後以救之，爲黑闥所圍。尉遲敬德帥壯士犯圍而入，世民與略陽公道宗乘之得出。這段記載說明李世民在洺水之戰中曾經被劉黑闥包圍過，是尉遲敬德帥壯士犯圍而入解救了李世民，但卻沒有明確李世民被圍及尉遲敬德救駕的具體地點。而根據邢臺市沙河縣民間傳說，當年李世民被圍及尉遲敬德救駕的事就發生在今天邢臺市沙河縣的九家村，九家村原來就叫作救駕村。對此，清乾隆《順德府志》沙河縣部分也有記載：救駕，即今九家村，相傳尉遲敬德救秦王於此。狗山太宗故壘、倉門唐倉遺址、敬德救駕之村，這些都是洺水之戰留下來的歷史遺蹟。
