太原副留守王威和高君雅对李渊早已产生了怀疑，二人密谋借祈雨之名，试图除掉李渊父子。然而，他们的阴谋却未能得逞，反而计划被李渊提前察觉。意识到危机迫在眉睫，李渊迅速采取行动，抢先一步发难。
李渊指控王威和高君雅勾结突厥，意图不轨，并以此为由将二人囚禁。不久之后，当突厥果然发动进攻时，李渊趁机以叛国罪名处决了王威和高君雅，从而化解了眼前的威胁。
为确保北方边境的安全并获得外部支持，李渊派遣刘文静前往突厥进行外交斡旋。刘文静凭借其卓越的谈判技巧，通过谦卑的态度和丰厚的礼物，成功赢得了始毕可汗的支持。始毕可汗同意提供军事援助，并与李渊建立了友好关系，这为李渊未来的军事行动提供了重要的战略保障。
六月，随着李建成和李元吉的到来，李渊终于解除了后顾之忧。在两位儿子的辅佐下，他接受了谋士们的建议，正式自称大将军，设立了一系列官职，并任命自己的儿子们担任重要将领。为了赢得民心，李渊还下令开放仓库救济穷人，此举赢得了广泛的民众支持。在他的领导下，这支队伍迅速发展壮大，在短时间内人数便扩展至数万人。
李渊的仁政与领导魅力吸引了大量志士前来投奔，军队士气高涨，战斗力显着增强。随着力量的不断壮大，李渊制定了入关夺取长安的战略计划。这一决策不仅体现了他对时局的精准把握，也展现了他作为领导者的眼光与决心。
南下建唐
大业十三年（617年）七月五日，李渊率领三万士兵在晋阳正式宣布起兵。他们沿汾河谷道南下，表面上宣称是为了尊崇隋朝，拥立隋炀帝的孙子杨侑为帝。突厥始毕可汗送来了千匹马，并且原西突厥特勤阿史那大奈也率兵支持李渊。
当李渊的军队到达贾胡堡时，遇到了隋朝代王派来的两路阻击：宋老生带领两万精兵驻扎在霍邑，而屈突通则带着数万人守卫河东。此时正值秋季多雨季节，道路泥泞难行，加上军粮短缺，李渊的军队前进受阻。外界还有传言说突厥和刘武周将要袭击晋阳，因为刘文静还在突厥未归，大家对这些消息真假难辨。
面对困境，李渊召集将领们商讨对策。裴寂等人建议退回晋阳，保护基地，再图后举；但李建成和李世民坚决主张继续前进。经过深思熟虑，李渊决定听从儿子们的建议，继续进军。
八月，天气转晴，粮食也从太原运到了前线。李渊随即指挥部队进攻霍邑。战斗中，李渊用计分散了宋老生的注意力，让他的军队离开了城门约一里多地布阵。然后，李建成和李世民分别绕到敌军背后，堵住了东门和南门，切断了宋老生的退路。
与此同时，有士兵高喊“宋老生已被斩首”，导致宋老生的部队阵脚大乱，纷纷溃逃。李渊的军队乘胜追击，最终成功击败宋老生，占领了霍邑。接着，李渊的军队势如破竹，迅速拿下了临汾和绛郡，一直推进到了龙门县。
这次胜利为李渊的军事行动奠定了坚实的基础，也为后来建立唐朝铺平了道路。
援军到来
大业十三年（617年），刘文静带着突厥大将康鞘利及其五百士兵和两千匹马赶到李渊的军队。随着突厥援军的到来，沿河的隋朝守臣纷纷投降。李渊还成功招降了冯翊地区的农民军首领孙华，并派遣王长谐、刘弘基和陈演寿率领六千步骑兵渡过黄河，在梁山等待主力部队的到来。
李渊亲自率军包围河东，但面对坚固的防御，他考虑直接西进长安。裴寂建议先攻克河东以避免腹背受敌，而李世民则主张快速行动直取长安。综合两者的建议后，李渊决定留下部分兵力继续围困河东，自己则带领主力军向西进发，从壶口渡河并在朝邑长春宫驻扎。关中的士民闻讯纷纷前来归附，场面十分热烈。
娘子军前来助战
在进军过程中，李渊的亲属也积极响应。他的女儿平阳公主（嫁给了柴绍）在鄠县散尽家财，招募义士，组建了一支七万人的“娘子军”。李神通和女婿段纶也在当地起兵响应。李世民一路西进，广纳人才，待到泾阳时已有九万大军，与平阳公主的部队会合，声势浩大。李建成被派往永丰仓扼守潼关以防东方来援，而李世民则带兵掠夺渭水北岸，对长安形成钳形攻势。李渊沿途废除隋朝的离宫园苑，释放宫女，赢得了民心。
攻入长安
由于隋炀帝远在江都，关内隋军力量薄弱，李渊的军队进展迅速。同年十月，李渊抵达长安城外，集结了二十多万大军准备攻城。十一月九日，唐军攻入长安，李渊进城迎接代王杨侑至东宫，并迁居大兴殿。他自己则暂住长乐宫，宣布实行十二条新法，废除了隋朝的苛刻禁令，除了处决少数反对者外，其余一概不问罪。
四天后，李渊迎立杨侑为隋恭帝，遥尊远在江都的隋炀帝为太上皇。李渊被授予大权，成为大丞相并封为唐王，开始设立丞相府及官属，任命裴寂等人为要职。同时，他的儿子们也被赋予重要职位：李建成为唐国世子，李世民为京兆尹兼秦国公，李元吉为齐国公。至此，李氏父子完全掌握了关中地区的控制权，为建立唐朝奠定了基础。
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