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周軍在南北兩面同時展開進攻之時，中便必然空虛，對於這一點，不管是宇明還是李淵，都十分清楚。
不過，洛陽作為大隋東都、周朝的都，又是天下第一大城市，防禦力量再差也差不了哪裡去。宇明雖然主力皆已調走，但仍留下了十萬兵馬駐防。並以李劍為洛陽留守、張仲堅為禁衛軍統領，負責洛陽地區的防守。
在他看來，就算唐軍真的要攻打洛陽，也很難攻下，如果李淵真的孤注一擲，將李世民從河套調來進攻洛陽，那他也差不多結束了荊襄之地的戰役，回到洛陽了。
可是，連宇明也沒有想到，李淵竟然大膽啟用了降將屈突通為帥，領唐軍二十萬東出潼關，向洛陽直撲而來。
李劍率領五萬人馬在澠池駐紮，建成了洛陽西面的第一道防線。他遵循宇明臨走之前的指示，只穩固防守，並不輕易出擊。
而屈突通也不願意在澠池城下便付出重大傷亡，故一直只是每天試探性進攻，沒有發動猛攻，以等待時機。
雙方在澠池對峙了十餘天后，李劍採取了張仲堅的建議，派出騎兵部隊襲擊唐軍的糧道。
如此一來，屈突通便感到壓力倍增，二十萬唐軍的糧草供應，全靠關中經潼關運抵。如果糧道得不到安寧，唐軍計程車氣必將大大受挫，不要說洛陽攻不下來，就是澠池也未必能佔領。
不過，屈突通畢竟老奸巨滑，他很快便想出了一計，派出數股精銳部隊，假扮成運糧的車隊，由潼關向澠池進發，並在車上暗藏精兵。
張仲堅不知是計，率騎兵伏擊了這些“運糧車隊”，於是便遭受了慘重損失，騎兵幾乎折損過半。
屈突通便趁己方士氣高昂之際，對澠池發動了猛攻，之前早已準備好的各類投石車、井欄、攻城撞車、雲梯等皆全部派上了用場。
由於唐軍之前從來便沒有發動過如此猛烈的進攻，突然之間攻勢如此兇猛，讓澠池的周軍守軍都有些不適應，一時之間損失慘重。
而屈突通則是將二十萬大軍分成班，每班六萬人，晝夜不停地發起進攻。守軍在騎兵損失之後，兵力只餘萬多人，面對兩倍於己的敵軍進攻，絲毫不敢大意。李劍只能將所有士兵皆派上城牆，拼死防守。
可這樣不停歇的戰鬥，對於士兵和軍官的體力都是大的考驗。就算周軍再能戰，也畢竟不是鐵打的身。
終於，李劍和張仲堅在堅守了天夜後，終於不支，澠池失守。
不過，李劍已經預料到了城池可能會守不住，事先已經備齊快馬，在西門城破時，便下令全軍突圍，向洛陽方向撤退。
而張仲堅則堅持不肯撤退，在他看來，正是由於自己中了屈突通的計，導致騎兵部隊損失殆盡，才招致大敗。因此，他便表示要留下來斷後，與澠池城共存亡。
李劍也勸他不住，只得含淚告別，先行撤走。
張仲堅在城破之後，與唐軍展開了激烈的巷戰，最後他身邊的親兵都全部戰死，只餘他一人時，才對著洛陽的方向，高呼大周萬歲，被亂箭射死。
澠池失守之後，唐軍勢如破竹，連克新安、義馬、宜陽縣，打到了洛陽外圍。
敗退回洛陽城的李劍，手中只有不到七萬兵馬，雖然洛陽號稱天下第一堅城，出了名的易守難攻，但他卻有些心中慌亂了。
於是，他連忙派出信使，以八里急報的方式，向宇明求救。同時，又向監國的皇后抒夢稟報，要求在城中徵發民夫，上城牆協助防守。一時之間，洛陽城中一片兵荒馬亂，各地商人紛紛逃離此城。
全天下的目光，此時都集中到了洛陽，他們很清楚，洛陽的得失，將關係著唐朝和周朝兩國的命運。如果唐軍拿下了洛陽，哪怕他們丟失了荊襄之地，也會在天下之爭中居於有利位置。因為洛陽四周都是平原，無論北上到河北、，南下到荊襄還是東進到山東、江淮，都是無險可守。唐軍便可以輕而易舉地攻陷已經內部空虛的周朝地盤。
而如果周軍守住了洛陽，則天下的氣運便轉到了宇明這邊。坐擁遼東、河東、河南、河北、山東、江淮、江南、荊襄等地的周朝。不管是地盤還是人口，兵力還是物產，皆超過了唐朝一大截。