唐贞观十六年（公元642年），高丽发生政变，东部大人盖苏文杀害了国王高建武，立其子高臧为王，朝中大权尽归盖苏文。盖苏文执行的是一条联合百济进攻新罗，与唐朝对抗的周边政策。太宗连续两次遣使到高丽令其停止进攻新罗，盖苏文不仅断然拒绝唐朝的要求，还将第二位使者囚禁于窟室之中。在这种情况下，唐太宗不得不做出东征的决定。贞观十九年（公元645年），以李为辽东道行军大总管，统陆路军六万，张亮为平壤道行军大总管，统水陆军四万，率十六总管，以伐高丽。太宗本人则率四万禁卫军随后而行。
四月，李从柳城（今辽宁省朝阳市老城） 出发，虚张声势，好像要从怀远镇（今辽中境内） 渡辽河，却秘密地北上趋甬道，出高丽不意，自通定镇渡辽河，进军到玄菟城（今沈阳市东陵区上伯官屯古城址） 下。高丽十分惊骇，皆禁闭城门自守。李又分兵至新城（今抚顺市高尔山山城），城中惊惧，不敢出战。李则率大军攻盖牟城（今沈阳塔山山城），经十余天的激战，攻克盖牟城，获二万余口，粮十万石，在此建盖州，遂围辽东城（今辽阳市）。
高句丽新城（今抚顺市高尔山山城） 城壁
太宗率大军来辽东所走的路线是由怀远镇过辽泽，然后渡辽河。
辽泽是古代辽河中下游由柳河、饶阳河等诸多支流汇成的沼泽之地，常年沮洳，人马难行。辽泽的位置，大体在沈阳至海城一线以西辽河两岸，史称“南北千余里，东西二百里”。太宗过辽泽，《资治通鉴》是这样记载的：“庚午，车驾至辽泽，泥淖二百余里，人马不可通。将作大匠阎立德布土作桥，军不留行。壬申渡泽东。丁丑，车驾渡辽水，撤桥以坚士卒之心， 军于马首山。”马首山即今辽阳首山，在辽阳城西南十五华里。这条路线大体是从今北镇东南行，经黑山县粱鱼务（ 金代在此设望平县）、辽中，然后到首山。古代，辽西通向辽东的道路基本有三条，李走的通定镇是北道，太宗走的是中道，张俭走的就是南道，是从今天的海城牛庄附近渡辽河下游，可直趋建安城（盖县东北青石关山城）。水师由张亮统帅，自东莱渡海袭卑沙城（今大连市金州区大黑山山城）。
此次征高丽，攻克玄菟、横山、盖牟、磨米、辽东、白岩、卑沙、麦谷、银山、后黄等十城，迁徙辽、盖、严（白岩） 三州七万人入中原，酋长二千五百人被迁往内地，并委以官职。新城、建安、驻跸三大战，斩首四万余，而唐军死者不超过二千人。尤其是著名的“驻跸山大捷”，唐军以三万人击败了高丽军十五万主力，杀敌二万余人，降敌三万人，俘虏更多。另外，唐军还缴获军马三万匹，牛五万头，铁甲万领。
十月，因为辽左早寒，草枯水冻，士马难以久留，而且粮食将尽，太宗决定班师。归程时，走的仍是辽泽：“乙酉至辽东，丙戌渡辽水，辽泽泥潦，车马不通，命长孙无忌将万人翦草填道，水深处以车为梁，上自系薪于马鞘以助役。冬十月丙申朔，上至蒲沟，驻马，督填道诸军渡渤错水。暴风雪，士卒沾湿，多死者。”（《资治通鉴》卷一百九十八）
高句丽白岩城（今辽阳岩州城）
唐征高丽的策略与隋有很大的不同，隋的策略是以一部攻辽东城，其主力直捣高丽的首都平壤，所谓“攻破其腹心，则四肢自溃者也”。唐太宗从隋朝的失败教训中认识到，不先抚定辽东，固其根本，而劳师远袭去攻平壤，不是上策。只有攻下辽东、新城、安市、建安等名城要隘，然后会合诸路大军，渡鸭绿江，一鼓攻下平壤，这才是万全之策。所以，唐朝的四路大军（包括水师） 齐集辽东，先后攻克辽东等十城，并在这些地方置州设官，以兵镇守，作为继续征高丽的根据地。这次太宗亲征，虽然没有像预期的那样一举消灭高丽，但也取得很大的成功。它消灭了高丽的有生力量，使其国力和军队的战斗力受到了极大的损伤。同时，也显示了中央政权大唐的声威和征东战争的正义性。