这时，王世充已失去了独自对抗唐军的能力，不得已，只好派了使者向窦建德求援，窦建德与王世充是敌非友，王世充此举实为饮鸩止渴，但除此之外，再没有其他办法了。窦建德又派人去讲和，并且表示愿意援助王世充，王世充就派遣他哥哥的儿子王琬和内史令长孙安世回访，请求出兵援助。王世充率领军队出方诸门，跟李唐朝廷的军队对抗，王世充的军队败退，李唐朝廷的军队乘胜追击，在城门外驻守，王世充的步兵不能进城，惊恐溃散向南逃跑，李唐朝廷的军队追杀了几千人，俘虏了五千多人。
王世充从此以后不敢再出城，只是环城固守，等待窦建德的救援。李世民在虎牢关活捉了窦建德和王琬、长孙安世等人，回到洛阳城外把他们给王世充观看，并且派长孙安世进城，让他去讲失败的情况。王世充惊慌疑惑，不知道怎么办，打算冲出包围，向南逃往襄阳，跟将领们商议，都不应声，只得统领文武官员到李世民的军营门前请求投降。
于是，没收王世充库存的财物，颁发赏赐李唐朝廷的官兵，王世充的黄门侍郎薛德音由于在他草拟的文书中写了大不恭敬的话，被杀掉，接着拘捕王世充的同党段达、杨汪、单雄信、阳公卿、郭士衡、郭什柱、董浚、张童仁、朱粲等十多人，都绑赴洛水的小洲上斩首示众。
李世民凯旋回到长安，将王世充、窦建德献于李渊，李渊历数他的罪行，王世充回答说：“按照我的罪过，实在是死有余辜，但您的爱子秦王曾许诺不杀我。”李渊于是释放了他，他和哥哥王絏、老婆、孩子一起流放蜀地，由于押解人员还没有准备好，王世充一家暂时被关押在长安附近的雍州。
某日，忽然来了几个唐官称李渊有旨，要王世充接旨，王急忙出应，不料那几人立刻乱刀齐下，王世充的人生就此落幕。后来查明，那几人中带头的是唐定州刺史独孤修德，他的父亲独孤机是王世充的部下，在企图降唐时，被王世充所杀，独孤修德杀王世充是为父报仇。王世充的儿子王玄应和哥哥王世伟等人，在流放途中阴谋叛乱，受了死刑，王世充从篡夺皇泰主的帝位，共三年时间就灭亡了。
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