为使唐军征伐高句丽的战争取得胜利，唐太宗吸取了隋炀帝的教训，在战前做了大量认真细致的准备工作。
1、唐太宗征伐高句丽的准备工作
首先，摸清敌情，知己知彼。
唐太宗即位后，在逐步改变唐朝对高句丽政策的同时，十分留心高句丽国内的动向。
贞观十五年（公元641年，高句丽荣留王二十四年），唐太宗借高句丽“遣世子桓权入唐朝贡”之机，派郎中陈大德前往高句丽以示慰劳。名义上，陈大德是唐朝抚慰高句丽的使臣，而实际上却肩负着摸清高句丽国情、军事实力和军事部署的重要任务。
为了达到此行的目的，陈大德每到一地，都用绫罗等丝织品贿赂当地高句丽官员，对他们说：“吾雅好山水，此有胜处，吾欲观之”。
对陈大德的要求，各地的高句丽官员予以最大程度的满足，带领他四处游览。在此过程中，陈大德暗自留心并记下了高句丽山川地势、军事防御力量、物资及粮草储备情况。
同时，陈大德见到隋末从军滞留在高句丽的中原士兵，加以安抚，所到之处，高句丽士女夹道观看。
到达平壤后，荣留王为了炫耀武力，盛陈兵卫，使陈大德了解到高句丽军事力量的有关情况。回到长安以后，向唐太宗详细汇报了在高句丽的所见所闻，唐太宗对陈大德此行的收获非常满意。通过陈大德对高句丽的侦察，唐朝详细掌握了高句丽军事力量的有关情况。
在征伐高句丽的战斗即将打响之际，唐太宗命令唐军做了最后的火线侦察。
贞观十八年（公元644年，高句丽宝藏王三年)七月，唐太宗命令营州都督张俭、守左宗卫率高履行等，率幽营二都督府兵马及契丹、奚、靺鞨等少数民族军队，对高句丽占据的辽东地区发动试探性的进攻，以弄清高句丽军队的虚实。
尽管张俭率军抵达辽水西岸时，逢河水持续上涨无法渡过辽河，没有达到预期的目的，但这一行动反映了唐太宗在战前对掌握敌情一事的高度重视。
同年，唐太宗又派江夏王李道宗率百余骑兵进入高句丽境内侦察敌情，江夏王道宗“秣马束兵，旁南山入贼地”，“览观山川”，在高句丽境内进行侦察活动长达十余日。
唐太宗征伐高句丽之前对敌情所进行的侦察活动，使唐朝对高句丽的山川地势、军事部署均有不同程度的了解，为制定征伐高句丽正确的战略方针奠定了基础。
其次，调兵遣将，集结粮秣，严阵以待。
唐太宗下定征讨高句丽的决心以后，立即调集兵马，做了军事上的周密布署。
贞观十八年(公元644年，宝臧王三年)七月，唐太宗敕令洪、饶、江三州，造船四百艘，以载军粮。派遣营州都督张俭等率营州、幽州之唐军及靺鞨、契丹、奚等少数民族军队，试探性地向辽东发动进攻，观察高句丽的反应。
任命大理卿韦挺为馈输使，节制河北诸州，命令少卿萧锐转运河南诸州的军粮，“北输粟营州，东储粟古大人城。”
以充足的供应满足征伐高句丽大军的物资之需。
十一月，唐太宗车驾抵达洛阳，任命刑部尚书张亮为平壤道行军大总管，常何、左难当为副总管，冉仁德、刘英、张文翰、庞孝泰、程名振为总管，率领在江、淮、岭、硖四州招募的四万大军，分乘五百艘战船，从莱州渡海直赴平壤。
以太子詹事左卫率李世勣为辽东道行军大总管，江夏王李道宗为副总管，张士贵、张俭、执失思力、契苾何力、阿史那弥射、姜德本、鞠智盛、吴黑闼为行军总管，由李世勣等统一调遣，率领六万步骑兵及兰州、河州少数民族士兵直奔辽东。同时，派行军总管姜行本、少监丘行淹督促工匠在安罗山制造攻城用具——冲梯。
当时，远近勇士纷纷应募从军，民众争相献出攻城器械，不可胜数。除此以外，唐太宗还诏命新罗、百济军队及契丹、奚等各少数民族军队，分道夹攻高句丽，以形成对高句丽的夹击之势，造成高句丽军事上更大的被动。
唐太宗征伐高句丽的兵力调度、将领选任、后勤保障等各方面工作，进行的有条不紊，十分得当，军事布署非常严密。经过紧锣密鼓地精心筹划，唐朝军事征伐高句丽的各项准备工作基本就绪。
再次，鼓舞士气，安抚人心。
与此同时，为鼓舞士气，安抚民心，唐太宗发布檄文，以代天伐罪的姿态，完成了征伐高句丽的舆论准备。
为鼓舞唐朝军队的士气，贞观十八年（公元644年，高句丽宝藏王三年），唐太宗决定亲自率领大军，征伐高句丽。
鉴于隋炀帝三征高句丽造成士兵死伤累累，天下怨声载道的教训，为打消国人对征伐高句丽的疑虑，唐太宗出征之前，有针对性地作了大量安定民心的工作。
离开长安之前，唐太宗设宴招待长安城内有名望的人，对他们说：
“辽东故中国地，而莫离支贼杀其主，朕将自行经略之，故与父老约，子若孙从我行者，我能拊循之，毋庸恤也，即厚赐布粟。”
贞观十八年（公元644年，高句丽宝藏王三年）十月，唐太宗在上林苑宴请雍州父老一千多人，对他们说：
“朕剪除丧乱，海内又安，百姓复业，各循其理。而辽东数城，中国田地。莫离支狼子野心，虐杀其主。朕欲存其国而吊其人，所以将幸洛阳，有事经略，安复三韩之地。一二年方回，故招父老别耳。子孙从行者，朕躬自巡抚，勿以为虑”。
唐太宗征伐高句丽的计划，得到了国人的理解和支持，唐朝民众亲自目睹了以往唐朝军队征伐突厥、吐谷浑、高昌所取得的辉煌战绩。
因此，青壮年纷纷应募入伍，参加对高句丽的征伐，许多人争相向国家贡献攻城器械，正如文献所记载的那样，唐朝民众“应募及献攻城器械者，不可胜数”，国人的情绪十分高涨。
面对这种情况，唐太宗高兴地说：
“朕今征高丽，皆取愿行者，募十得百，募百得千，其不得从军者，皆愤叹郁邑，岂比隋之行怨民哉！”
为了赢得军心，唐军从定州出发的时候，唐太宗手持雨衣于鞍后，亲自佩带弓矢，与将士同行。唐太宗御驾亲征，率军队讨伐高句丽，对于鼓舞唐朝军队的士气，起了十分重要的作用。在唐军士兵奔赴战场之时，唐太宗亲自坐在城门旁边，逐一抚慰，亲自探问患病的士兵，敕令州县予以治疗，士兵深受鼓舞，士气高昂。
2、淋漓的军事进攻
唐太宗全面完成了征伐高句丽的一切准备工作以后，立即下达了征讨高句丽的军事命令，唐军各部随即对高句丽展开了猛烈的军事进攻。
贞观十九年（公元645年，高句丽宝藏王四年）四月，唐军在幽州城南举行誓师大会，唐太宗犒赏六军，以壮行色。
（1）辽东城之战
会后，李世勣率所部从通定渡过辽河，抵达玄菟郡故地，高句丽各城邑守军惊慌失措，纷纷闭门自守。
唐军主力部队渡过辽河后，立即分兵攻城掠地。
一时间，辽东地区烽烟四起，战火纷飞，高句丽举国震动。
贞观十九年（公元645年，高句丽宝藏王四年）四月，李世勣率所部唐军渡过辽水，迅速包围了高句丽在辽东地区的军事重镇——盖牟城。
随后，唐军发起对盖牟城的进攻，高句丽军队拼死抵抗，战斗十分激烈。在唐军的奋力攻击下，盖牟城防线被攻破，唐军占领该城，生俘高句丽军民二万余人，缴获粮食十万石。唐朝在盖牟城设置盖州，对该地区实行行政管辖。
攻克盖牟城是唐军在辽东地区打的第一个胜仗，极大地鼓舞了唐军各部的士气。
同年五月，张亮率水军进攻卑沙城。
卑沙城是高句丽十分重要的军事要塞，地势险要，四周都是悬崖峭壁，只有西门可以进入。行军总管程名振率唐军凭借夜色掩护，悄悄抵达城下，副总管王大度身先士卒，率部下奋勇登城，经过激战，一举攻克卑沙城，俘获高句丽男女八千余人。
随后，张亮派总管丘孝忠率部分唐军，直逼鸭绿江，炫耀兵威。
李世勣攻克盖牟城后，唐军立即挥师挺进并包围了高句丽在辽东地区最重要的军事重镇辽东城。
为解辽东城之围，高句丽宝藏王从新城和国内城等地调集步兵、骑兵四万人增援辽东城。
面对十倍于己的敌军，部分唐军将领产生了畏敌情绪，主张坚守待援。江夏王李道宗毫无惧色，率四千铁骑予以拦截，果毅都尉马文举策马冲阵，所向披靡，李道宗亲率骁勇将士数十人，冲击高句丽援军大队。在李世勣所部唐军的大力配合下，经过激烈战斗，一举击溃高句丽援军，斩杀一千余人。
唐军在辽东地区接连获胜之时，唐太宗轻装简从，渡过辽水，亲临战场。
为了坚定唐军必胜的信心，唐太宗下令拆除了辽河上的浮桥，屯驻于马首山。
为鼓舞士气，唐太宗慰劳奖赏江夏王李道宗，破格提拔果毅都尉马文举为中郎将，同时处斩了畏敌不前的将领。随后，唐太宗亲自率数百骑抵辽东城下，视察战场情况。
唐太宗见士兵背土填壕，便从背土重量特别大的士兵手中分取一些，随从人员争先恐后，与士兵一起背土，放置于辽东城下。
辽东城被唐军重重围困，李世勣督军猛攻，昼夜不息，喊杀声惊天动地。
唐军将炮车一字排开，向城中发射巨大的石块，将高句丽用积木堆成的房屋砸得粉碎。同时，唐军用冲车撞击，用冲竿引火焚烧辽东城西南门楼，大火很快在全城蔓延开来。唐军趁城中混乱之际，登上城头发起总攻。
在唐军的猛烈攻击下，高句丽军队溃败，辽东城落入唐军手中。
在辽东城之战中，高句丽军队损失惨重，死一万余人，被俘一万余人，士民被俘四万余人，唐军缴获粮食五十万石，唐太宗下令将攻克辽东城的消息通过烽火台传回内地。随后，唐朝在辽东城设置辽州，进行管理。
辽东城是高句丽在辽东地区最重要的军事重镇，拥有非常坚固的城防工事，是高句丽西部防线的中枢。
辽东城被唐军攻占以后，高句丽失去了辽东地区一个重要的战略据点，高句丽军队的有生力量遭受了巨大损失。
（2）降服白岩城
六月，李世勣率军进攻白岩城。
白岩城依山傍水，地势险要。为解白岩城之围，驻扎在乌骨城中的高句丽军队，派一万余人的援兵，前来增援。唐军将领契必何力率精锐部队八百人，迎击高句丽援军。契必何力挺身冲入敌阵，激战中，腰部负伤。尚辇奉御薛万备单枪匹马，杀入敌阵，在万军阵中将契必何力救出。契必何力简单包扎伤口，率军再战。
唐军士气高昂，一举击溃高句丽援军，歼敌一千余人，迫使敌军溃逃数十里，粉碎了高句丽军队增援白岩城的企图。
李世勣指挥军队从白岩城西南部发起进攻，用撞车猛烈撞击城墙，将石块、弓箭雨点般地射入城中。在战事最为激烈的时刻，唐太宗亲临白岩城西北，督军猛攻。
在唐军大兵云集且援军增援无望的情况下，白岩城主孙伐音秘密派遣心腹，向唐军请求投降。
唐太宗告诉唐军将旗帜交与来使，孙伐音将其插立城头，城中士民以为唐军已经登城，随孙伐音投降。此战，唐军得白岩城男女一万余人，高句丽军士二千四百余人。唐朝在白岩城设置岩州，以孙伐音为刺史，具体管理岩州行政事务。
（3）安市之战
七月，李世勣率军围攻安市城（今辽宁省海城市东南英城子古城）。
安市城是高句丽在鸭绿江右岸的军事重镇，如果唐军攻占安市城，那么，唐军就打开了通往平壤的门户。因此，安市城一战，对唐朝和高句丽来说都是非常重要的。
高句丽对于安市城的得失十分重视，为避免安市城落入唐军之手，高句丽急忙派北部耨萨高延寿、南部耨萨高惠真率领高句丽军队及靺鞨兵十五万人，前来营救安市城。
高句丽大对卢高正义，深知唐太宗的神勇及唐军的强大，向高延寿建议：
高句丽援军不要急于与唐军决战，而是暗中派兵袭击并断绝唐军的粮道，使之绝粮断炊，让唐军陷入“欲战不得，归则无路”的境地，对于高句丽援军来说，这是真正的取胜之道。
但是，高延寿没有采纳高正义的建议，率援军长驱直入，在距安市城四十里的地方驻扎下来，伺机与唐军决战。
高句丽大对卢高正义向主帅所提建议，其实也正是唐太宗所担心的，唐太宗同样想到了这一点。
唐太宗采取诱敌深入的办法，故意示弱，命左卫大将军阿史那社尔，率领一千突厥骑兵与高延寿交战，两军刚一交锋，唐军便佯装败退。高延寿不知是计，率兵猛追，一气追到距离安市城东南仅八里的地方，依山扎寨。
唐太宗同将领们商讨破敌之策，长孙无忌认为，唐军士气高昂，“士卒闻高丽至，皆拔刀结旆，喜形于色，此必胜之兵也”，可以与高句丽援军决战。
唐太宗率领数百骑兵亲临前线，与众将一起观察敌情及山川形势，筹划唐军“伏兵及出入之所”。
同时，连夜召开军事会议，部署破敌之术，命令李世勣率骑一万五千人以城岭为阵地，在岭西列阵；长孙无忌、牛进达率精兵一万一千人为奇兵，设伏于北山峡谷，以攻击其后队；唐太宗亲自率领步骑四千人，潜行至高句丽军队军营北面的高山之上，命令诸军，以鼓角为号，奋勇进击。
第二天早晨，高延寿见李世勣的军队人数不多，遂率高句丽军队进攻李世勣的阵地。唐太宗遥望长孙无忌所部伏兵四起，急令鼓角并作，旗帜并举，高句丽兵非常恐惧，阵角大乱。
此时雷电交加，龙门人薛仁贵身着奇服，大呼陷阵，横冲直撞，所向无敌。高句丽军队遭到唐军的围歼，阵角大乱，二万余人死于阵中。
高延寿收容残兵，依山坚守，唐军团团围困，截断高句丽军队的退路。高延寿、高惠贞走投无路，只好率部投降。
此役，高句丽军队共“死三万余人”，投降三万六千八百人。高句丽的军事力量遭受了致命的打击。
唐太宗封高延寿为鸿胪卿，高惠贞为司农卿，以下酋长三千五百人，皆授以官职，迁往内地，收靺鞨三千五百人，皆坑杀。缴获马三万匹，牛五万头，明光铠万领，其他器械无数。所获高句丽士兵全部释放，使之返还平壤。
高句丽援军全军覆灭，高句丽举国震动，一片慌乱。后黄、银城等城邑的高句丽军队，相继逃遁。
随后，唐军猛攻安市城，高句丽守军的抵抗十分顽强。
为打破唐军的包围，高句丽军队数百人，乘夜色掩护缒城袭击唐军，被击溃。江夏王李道宗督帅士兵在安市城外堆土筑山，试图从高于其城墙的土山上向城内发起攻击。
为防止唐军所筑土山的高度超过城墙，高句丽军队也不断加高城墙。
双方士卒轮番交战，唐军的冲车炮石击毁了安市城城墙上的楼碟，高句丽军队立即用木头堵塞缺口。经过唐军六十天的土工作业，唐军所筑土山已超过城墙数丈。道宗派果毅傅伏爱屯兵山顶。
由于土山过高，一部分土石坍塌，顺势将城墙压倒。此时伏爱擅离职守，高句丽数百名士兵乘机从土墙缺口冲出，攻占了土山。唐太宗大怒，将伏爱斩首。同时，命令将士猛攻安市城，但连攻三日都没有取得实际战果。
在安市城下战斗呈胶着状态之时，唐军在其它战场取得重大成果，相继占领了高句丽麦谷、银山、后黄、磨米等城邑。
3、不战而屈人之兵
在军事打击高句丽的同时，唐太宗采取灵活的战略战术，以智谋胜敌。
同时，采取攻心为上的战术，注意瓦解高句丽军民的士气，收买人心，树皇恩于辽东。
早在唐军攻克辽东城的时候，白岩城城主孙伐音因摄于唐军强盛的兵威而请求投降，随即反悔。
唐太宗对此十分愤怒，许诺将城中高句丽士民及财物作为破城后唐军士兵的奖赏。在唐军的强大压力下，白岩城守军被迫投降。
唐军将领李世勣见太宗接受其投降，很不理解，请求太宗履行攻城前的许诺，太宗劝导李世勣说：
“将军麾下有功者，朕以库府赏之，庶因将军赎此一城”，“纵兵杀戮，虏其妻孥，朕所不忍也。”
接受了白岩城高句丽守军的投降。当唐太宗巡视白岩城时，高句丽降众“舞跃叫呼，声震山谷”，“仰天下拜曰：‘圣天子之恩，非所望也"。在驻跸山之战中，唐军打败了高延寿、高惠贞率领的高句丽援军，唐太宗将高句丽降兵三万余人全部释放，被释放的高句丽士兵，非常感激唐太宗的恩典，他们“皆举双手以颡顿地，欢呼闻数十里外。”
唐军渡过辽水后，泉盖苏文曾派加尸城七百人戍守盖牟城。李世勣攻打盖牟城时，将他们全部俘虏。被俘虏的高句丽军士自动请求在唐军中效力，唐太宗担心其家属因此被泉盖苏文杀戮，对他们说：
“谁不欲尔之力，尔家悉在加尸。尔为吾战，彼将为戮矣。破一家之妻子，求一人之力用，吾不忍也。”
于是下令将他们全部释放，使其返回家中。
唐太宗率唐军班师到达幽州时，幽州聚集着唐军各部俘虏的一万四千名高句丽人，按照规定，他们应没为奴婢并分赏给唐朝将士。
唐太宗不忍心看到所俘高句丽士民妻离子散，下令将辽东地区投降唐军的高句丽士民“以布帛赎之”。这些高句丽人“列拜欢舞，三日不息”，被唐太宗的仁慈之心深深地感化。
唐太宗的宽容、仁慈之举，对收服高句丽的民心，起了非常重要的作用，达到了不战而屈人之兵的目的。
九月，辽东地区已近深秋时节，天气转寒，草枯水冻，唐军粮草将尽，大军难以久留此地，于是，唐太宗下令班师。唐军班师时，走过安市城下，城主登城拜辞，唐太宗“嘉其固守，赐缣百匹，以励事君。”
唐太宗对高句丽的第一次征伐结束。
