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618年，李渊在长安称帝建国，当时的天下形势是：从陇右、代北到关东中原，再至江南地区，各地称帝称王的军事集团首领数不胜数。从晋阳起兵到长安称帝，李世民与兄长李建成分别统领左右大军，而负责部署指挥全军的则是李渊。建国后，唐高祖李渊便身居京师处理军国大事，不再统率大军亲征；太子建成也基本上是在长安协助父亲处理军政事务。因而统率大军、逐一扫平各路群雄的任务，便落在建国之前就已显示出卓越军事才能的秦王李世民肩上。
几支强大的农民起义军主要活动在中原地区。特别是东都洛阳附近由李密所领导的瓦岗军，拥有几十万兵力，兵强马壮，又一直想要做中原的盟主，因而是唐帝国的主要威胁，是唐帝国东出争夺天下的极大障碍。李渊西取长安前所采取的“卑辞推奖以骄其志”的策略，即是担心瓦岗军会成为唐王朝的后顾之忧。
唐政权所面临的威胁不只来自东方的李密。李渊攻取长安后，四处招抚，间或用兵，虽然初步在关中站稳了脚跟，但形势仍然十分严峻：薛举父子占有陇西称帝，不时向关中用兵；李轨在武威称王，亦虎视关中；刘武周以马邑为中心，勾结突厥，一再南下威胁晋阳；梁师都占有夏州朔方，北连突厥，亦是唐朝北面的一大威胁。在关中地区四周尚有强敌威胁的形势下，如若把主要军事力量用于关东地区，对唐朝显然是不利的。因而，翦除关中四周的强敌，把关中建设成唐王朝巩固的根据地，然后再扫除关东群雄、统一天下，便成了唐王朝最高统治集团的战略抉择。
武德元年（618年），李渊想要大举发兵出关讨伐王世充，司农卿韦云起上表谏曰：
“国家承丧乱之后，百姓流离，未蒙安养，频年不熟，关内阻饥。京邑初平，物情未附，鼠窃狗盗，犹为国忧。盩厔、司竹，余氛未殄；蓝田、谷口，群盗实多，朝夕伺间，极为国害。虽京城之内，每夜贼发。北有师都，连结胡寇，斯乃国家腹心之疾也。舍此不图，而窥兵函、洛，若师出之后，内盗乘虚，一旦有变，祸将不小。臣谓王世充远隔千里，山川悬绝，无能为害，待有余力，方可讨之。今内难未弭，且宜弘于度外。如臣愚见，请暂戢兵，务穑劝农，安人和众，关中小盗，自然宁息。秦川将卒，贾勇有余，三年之后，一举便定。
今虽欲速，臣恐未可。”
韦云起关于首先建设关中根据地的建议，与李世民“新定关中，根本未固”的见解不谋而合，被李渊所采纳。因此，巩固关中、东向争雄，便成了唐朝统一天下的总体战略。在巩固关中、消除关中四周威胁的战略部署中，实力最强且经常进犯关中的薛举、薛仁杲父子，便成了唐王朝统一天下的第一个战略目标。
薛举于大业十三年（617年）七月称帝于兰州（今甘肃兰州市）。李渊攻取长安不久后，薛举曾率军进攻扶风（今陕西凤翔），被李世民率军击败。武德元年（618年）七月，唐军在高墌（今甘肃宁县南）与薛举交战，被薛举打得大败，损失惨重。
不久，薛举病死，其子薛仁杲继位。唐高祖派李世民再次举大军西征。李世民吸取上次失败的教训，于高墌坚壁不出，寻找战机，终于大败秦兵。十一月，薛仁杲出城向唐军投降，李世民率军凯旋，薛仁杲被斩首于长安，唐王朝自此消除了来自陇西地区的严重威胁。
据有晋北地区的刘武周，自从河北易州（今河北易县）人宋金刚率4000人投奔以来，势力大增。武德二年（619年），突厥与唐的关系发生变化，转而支持刘武周南下。六月，刘武周派宋金刚率3万大军进攻太原，接连取得胜利并占领太原，晋中已落入刘武周手中。
唐高祖在不利的形势之下，想要放弃黄河以东地区，“谨守关西”
。李世民表示愿率军“平殄武周”
。于是，唐高祖征调关中全部兵力，交由李世民统领。十一月，唐军渡过黄河。
在李世民的统率下，唐军经过一系列的苦战，接连取得胜利，大败宋金刚，收复太原与山西的全部失地。武德三年（620年）四月，刘武周逃入突厥，不久被杀。至此，唐王朝来自晋北地区的威胁已被消除。
唐王朝统一天下的战略方针，大体分为两个步骤：一是巩固关中，二是出关东征天下。当刘武周被消灭后，关东最强的两大军事集团，一是河南的王世充，二是河北的窦建德。此外，还有占据幽州的罗艺，占据长江中下游的萧铣、杜伏威等。
武德三年（620年）五月，李世民从山西回到长安，七月受命率大军进军中原，向王世充发起攻击。
武德四年（621年）二月，李世民于谷水大败王世充，兵围洛阳。三月，夏王窦建德率大军救郑，李世民抢先占据虎牢，大破夏军，生擒窦建德。接着，王世充向李世民投降，郑亡。七月，李世民凯旋至长安，献俘于太庙，赦王世充为庶人，斩窦建德于市口。窦建德故将刘黑闼起兵占据漳南，徐元朗响应，连克州县。李世民再度受命东征。
武德五年（622年）三月，李世民大败刘黑闼，刘黑闼逃往突厥。六月，刘黑闼引突厥侵扰山东。十二月，太子建成、齐王元吉大败刘黑闼。
武德六年（623年）正月，刘黑闼被部下所执，送太子建成军，被斩首。二月，徐元朗战败而死。八月，辅公祏占据丹阳，称皇帝。
武德七年（624年）春，辅公祏兵败而死，江南地区尽为唐有。至此，唐王朝统一天下的大业已经完成。