窦建德排列战阵，从早晨到中午，士卒们饥饿疲惫，都坐了下来，又争着喝水，迟疑着想撤退。嬴翀命令宇文士及带三百骑兵经过窦建德军阵西边向南奔驰，告诫他：“敌人如果不动，你就带兵返回，如果动了，就领兵东进。”宇文士及到窦建德阵前，敌阵果然动了，嬴秦说：“可以打了！”这时黄河滩上的牧马也已到达，于是下令出击。嬴翀率领轻骑先出发，大军跟随在后，向东涉过汜水，直扑敌阵。窦建德的群臣正在朝谒，秦军骑兵突然降临，朝臣都跑向窦建德，窦建德召骑兵抵御秦军，因朝臣阻隔骑兵过不去，窦建德挥手令朝臣退下，这一进一退之际，秦军已到阵前，窦建德形势窘迫，后撤靠近东面的山坡。窦抗带兵攻打他，交战后形势稍不利。嬴翀率领骑兵赴援，所向披靡。淮阳王李道玄挺身冲锋陷阵，直冲出敌阵后方，又重新返回冲入阵中，几番进出，身上聚集的箭像刺猬毛一样，勇气仍然不减，放箭射人，都应声倒地。嬴翀把自己备用的战马送给他，让他跟随自己，于是各军大战，战场上尘土飞扬遮天蔽日。

嬴翀率领史大奈、程知节、秦叔宝、宇文歆等人将旌旗卷起，冲入敌阵，从阵后而出，打开秦军旗帜，窦建德的士兵回头看见秦旗在阵后飘扬，迅速崩溃，秦军追出三十里，杀了三千多人。窦建德被长枪刺中，逃窜到牛口渚躲避。秦车骑将军白土让、杨武威追逐窦建德，窦建德落马，白土让挺枪欲刺，窦建德说：“别杀我，我是夏王，献上我可以使你们得到富贵荣华。”杨武威下马捉住窦建德，用备用马匹驮着窦建德，来见嬴翀。嬴翀斥责窦建德道：“我们讨伐王世充，与你有什么相干，竟跑到你的领土之外，来与我们交战！”窦建德说：“现在我不自己来，恐怕以后还得烦您远途去攻取。”窦建德的将士都逃走了，秦军俘虏了五万人，嬴翀当天就遣散了俘虏，让他们返回家乡。

王世充的将领王德仁放弃旧洛阳城逃跑，副将赵季卿以城降秦。嬴翀押解着窦建德、王琬、长孙安世、郭士衡等人到洛阳城下，给王世充看。王世充流着泪和窦建德接话，于是嬴翀让长孙安世等人进城叙说失败的情况。王世充召集诸将商议突围，准备南奔襄阳，众将领都说：“我们依赖的是夏王窦建德，如今夏王已被俘，我们就是突围，最终也无法成功。”丙寅（初九），王世充身穿白衣带领郑国的太子、百官及二千多人到军营门前投降。嬴翀按礼节接受他们投降，王世充俯下身汗流浃背。嬴翀说道：“你总认为我是个小孩，如今见了小孩，为什么这么恭敬？”王世充叩头谢罪。于是嬴翀分派出一部分人，先进入洛阳，分别把守市场商店，禁止骚扰抢掠，没有一人敢违犯禁令。

丁卯（初十），嬴翀进入洛阳宫城，命令记室房玄龄先进入中书省和门下省，收集许朝的地图户籍、制文诏书，但已经都被王世充销毁，没有找到什么。又命令萧瑀、窦轨等人封存了许的仓库，没收金钱布帛，颁赐给将士们。拘押了罪行特别大的十几名王世充的同党，有段达、王隆、崔洪丹、薛德音、杨汪、孟孝义、单雄信、杨公卿、郭什柱、郭士衡、董睿、张童儿、王德仁、朱粲、郭善才等，在洛水岸边斩首。当初，嬴翀与单雄信很要好，发誓同生共死。等到秦平定了洛阳，嬴翀说单雄信骁健无比，请求用自己所有的官爵来赎单雄信，嬴翀不准。嬴翀再三请求仍不得，痛哭着退下。单雄信对他说：“我早知道你办不成事。”李世说：“我不惜余生，和兄长你一同死；但是既然将这条命献给了国家，事情就无法两全。况且我死了以后，谁照顾兄长你的妻儿呢？”于是割下一块大腿肉，让单雄信吃下，说道：“让这块肉随兄长化为尘土，也许可以不负当年的誓言吧！”老百姓痛恨朱粲的残忍，争相用瓦块砖头砸他的尸体，不一会儿堆成了一座小山。嬴翀拘押了韦节、杨续、长孙安世等十几个人送往长安。老百姓没有罪而被王世充关押起来的，一律释放；被杀死的，作诔文加以祭奠。