程知节率领内马军和李密一同在邙山上扎营，单雄信率领外马军在偃师城北扎营。王世充派几百名骑兵渡过通济渠攻打单雄信的营寨，李密派裴行俨和程知节前去援助。裴行俨率先冲向敌人，中了流箭，摔倒在地；程知节救他，杀了几个人，王世充的军队溃退，程知节抱着裴行俨骑马返回；途中被王世充的骑兵追赶，长矛刺穿了程知节的身体，他转身折断长矛，还杀了追兵，和裴行俨一起脱险。恰逢日落，双方各自收兵回营。李密的骁将孙长乐等十多人都受了重伤。
李密刚打败宇文化及，对王世充心存轻视，没有修筑营垒。王世充连夜派两百多名骑兵潜入北山，埋伏在溪谷中，命令士兵喂饱战马、吃饱饭。九月十二日清晨，即将出战时，王世充对士兵发誓：“今天的战斗，不只是争夺胜负；生死存亡，就在这一战。如果获胜，富贵自然不用说；如果失败，必定没有一个人能幸免。我们争夺的是生死，不只是为了国家，大家都要努力！”黎明时分，王世充率军逼近李密。李密出兵迎战，还没来得及摆好阵势，王世充就下令全军出击。王世充的士兵都是江淮地区的勇猛之人，冲锋陷阵如飞。王世充事先找到一个外貌像李密的人，把他绑起来藏好。战斗正激烈时，派人把他拉到阵前，大喊：“已经活捉李密了！”士兵们都欢呼万岁。埋伏的士兵趁机出动，从高处冲下，奔袭李密的营寨，放火焚烧营帐。李密的军队大败，将领张童仁、陈智略都投降了王世充，李密率领一万多人逃往洛口。
王世充连夜包围偃师；郑飂守卫偃师，他的部下翻越城墙，放王世充进城。起初，王世充的家属在江都，跟随宇文化及到了滑台，又跟随王轨归附李密，李密把他们留在偃师，想借此招降王世充。等到偃师被攻破，王世充找回了哥哥王世伟、儿子王玄应、王虔恕、王琼等人，还抓获了李密的将领裴仁基、郑飂、祖君彦等几十人。王世充于是整顿军队向洛口进发，抓获了邴元真的妻子、郑虔象的母亲以及李密众将的子弟，都加以安抚，让他们暗中召唤自己的父兄投降。
起初，邴元真曾是县吏，因贪污犯罪逃亡，投奔瓦冈的翟让；翟让因他曾做过官，让他掌管文书。等到李密开设幕府，精选当时的贤才，翟让推荐邴元真担任长史；李密不得已任用他，但行军谋划，从不让他参与。李密向西抵抗王世充时，留下邴元真守卫洛口仓。邴元真生性贪婪卑鄙，宇文温对李密说：“不杀邴元真，他一定会成为您的祸患。”李密没有回应。邴元真知道后，暗中谋划背叛李密；杨庆听说后，把这事告诉了李密，李密本来就怀疑邴元真。到这时，李密准备进入洛口城，邴元真已派人暗中勾结王世充。李密知道后没有声张，反而和众人商议，等王世充的军队一半渡过洛水后，再发起攻击。王世充的军队到达后，李密的侦察骑兵没有及时发现，等到准备出战时，王世充的军队已经全部渡过洛水。单雄信等人又率领部下各自据守，李密估计无法支撑，率领部下轻装骑兵逃往虎牢，邴元真于是献城投降王世充。
起初，单雄信勇猛敏捷，擅长使用马槊，在各军中名声最高，军中称他为“飞将”。房彦藻因单雄信容易反复无常，劝李密除掉他；李密爱惜他的才能，不忍心下手。等到李密战败，单雄信就率领部下投降了王世充。
李密准备前往黎阳，有人说：“当初杀翟让时，徐世积差点被杀，现在您战败去投奔他，怎么能保证安全呢！”当时王伯当放弃金墉城，退守河阳，李密从虎牢前往河阳投奔他，召集众将共同商议。李密想向南凭借黄河天险，向北坚守太行山，向东连接黎阳，以此谋求发展。众将都说：“现在军队刚战败，人心惶惶，如果再停留，恐怕用不了几天士兵就会叛逃殆尽。而且大家都不愿意留在这儿，很难成功。”李密说：“我所依靠的就是众人，众人既然不愿意，我就走投无路了。”想自刎来向众人谢罪。王伯当抱住李密，哭得昏死过去，众人都悲痛落泪，李密又说：“幸好各位没有抛弃我，我们应当一起返回关中；我虽然没有功劳，但各位一定能保住富贵。”府掾柳燮说：“明公（李密）和唐公（李渊）同宗，又有过去的交情；虽然没有参与起兵，但您阻击东都军队，阻断了隋朝的退路，让唐公不战而占据长安，这也是您的功劳啊。”众人都赞同说：“对。”李密又对王伯当说：“将军家室人口众多，难道还要和我一起走吗！”王伯当说：“过去萧何率领全族子弟跟随汉王，