遼東城攻防戰已經進行了五天，城中軍民在隋軍投石車日以繼夜的轟炸之下，死傷慘重；然而在高句麗王高元多次登城鼓舞之下，拼死抵抗，展現出了北方遊牧民族所沒有具備的韌勁、戰意。
戰事進行到第六天清晨，隋軍終於發動正式進攻：隋軍攻勢如潮，一座座雲梯車、巢車搭上城頭；奴兵爲了從奴隸升爲大隋子民，奮不顧身的攀梯而上，冒着密集箭雨與城上敵軍進行慘烈鏖戰，殺得城上疲憊不堪的高句麗士兵連連後退，後面的奴兵抓住個機會，一鼓作氣的衝上了城頭。
“砰、砰、砰！”東門城下的衝城車一下一下的撞擊着城門，奮力把厚重城門撞出大洞，當裏面的門栓脫落，悍不畏死的隋軍城門蜂擁而入。
裴行儼和尉遲恭身先士卒，二將率領一支精銳，與潮水一般高句麗士兵進行殊死搏鬥，佔領了遼東城南門甕城。他們並沒有向高達五丈的內城城牆發動攻擊，而是登上分別率軍登上走馬牆，從背後絞殺城上敵軍士兵。
時至己時五刻，外城城牆上的隋軍士兵歡聲如雷，成功的佔領了遼東城外牆，而寬有三裏的甕城，則是成了敵我雙方的新戰場。
便在這時，高句麗內城城頭無數白旗晃動，會說漢語的高麗人一起放聲高喊：“投降、我們大王願意舉城投降，使臣很快就來。”
三路隋軍主將一時間拿不下高得離譜的內城城牆，見高元願意舉城投降，盡皆大喜過望；他們把軍務交給副將之後，紛紛將此喜訊轉告楊集，讓三軍統帥以作決斷。
楊集的帥帳在東門，他已然知道外城攻克，但此時卻在爲高達五丈的內城城牆犯愁，當他聽說“高元舉城投降”這個消息，頓時眼睛一亮、精神振奮的說道：“果真？”
他本以爲遠征高句麗之戰比史上提前五六年時間，不會再有十分經典的詐降之事發生，可他萬萬沒有想到淵子游這狗一樣的老東西竟然對他也來這麼一手，這不是給他機會又是什麼？
裴矩見到楊集雙眼閃閃發光、興高采烈，立刻出聲提醒道：“大王，高元部署在外城的士兵多數是雜兵，內城實力猶存，我認爲極可能是詐降。其目的是誘使我軍入城。”
“裴公自信一點，他們本來就是詐降，目的就是拖延時間。”楊集笑着說道。
“啊？”所有人都愣住了。
楊集差點笑抽了過去，他向衆人說道：“我正爲如何攻打內城發愁，他們卻要遣使出城，這不是天賜良機又是什麼？”
聽了此話，衆人爲之大樂，按照楊集的安排吩咐下去。
正如楊集所料這般，淵子游見到內城軍民被隋軍騷擾得困頓不堪，要是以這種狀態繼續戰鬥，他們只有敗亡一途，索性向高元獻出詐降之計，讓隋軍自己偃旗息鼓，好讓軍民在你來我往的談判期間得到充分休息。
然而他萬萬沒有想到楊集是個蠻不講理的人，在他們按照約
正打開東城門，準備派出使臣之時，原本在甕城下安分守己、老老實實的隋軍騎兵突然發動進攻，瘋了一樣搶佔城門，後續士兵源源不斷的闖了進來，沿着筆直的大街殺向王宮。
淵子游本來也防這一手，而高句麗軍士兵反應不可謂不快，但楊集這回動用了陌刀軍。
陌刀軍在大街之上一步一殺、步步推進，普通弓弩對他們根本無法造成多少傷害，部署在大街兩側的高句麗軍士兵根本就壓制不住他們進行的步伐。
淵子游聰明反被聰明誤，令這座軍民衆多、物資衆多的雄城堅持不到七天時間，就被大隋一舉攻克。
他着實是無顏面對高元，眼見勢不可爲、無力迴天，愧悔交集的橫劍自刎於城頭。
遼東戰場也隨着遼東城的陷落正式結束，同時也意味高句麗佔領兩百多年的遼東完整回到中原懷抱、重新成爲中原王朝的國土。
楊集並沒有急着入城誇功，這倒不是怕死，而是目前只是完成整場戰役的第一個目標，若不攻克平壤，戰爭就不算結束，變故也有可能發生。
之前因爲遼東城戰事懸而未決，沒有多少兵力給楊綸，所以南方的楊綸和周法尚此時仍舊處於兵力不如人的困境，遼東戰事既然結束了，他必須在最短的時間內給南方補充兵力，好讓楊、週二將盡情施展。
但是東征軍雖然屢戰屢勝，可是將士們也有久戰疲乏之感。尤其今天所打的攻堅戰，更是出現罕見的傷亡。
隋軍攻入內城、攻入王宮之時，遭到高句麗軍民頑強抵抗，最終以隋軍勝利告終，然而隋軍傷亡的士兵竟然足有駭人七千餘人，一萬名用來當“炮灰”的奴兵基本上是打殘了。這還是佔了將計就計的優勢，要是循序漸進的打，損失的士兵，必將更多。
最後衆人一合計，楊集以沒有多少戰功的的行軍副總管李景和李子雄、崔弘升爲將，由他們率領幽州軍、冀州軍、刑徒軍組成的五萬大軍向南進軍，令三人與楊綸軍匯合於薩水，且以楊綸爲南路大軍主帥。
其餘各軍則是在遼東休整一段時間，恢復最佳戰鬥力以後再南下會師。