嬴翀包围了洛阳宫城。城中王世充的防御十分严密，大炮可以射五十斤重的石头，投出二百步远，有八个弓的弩，箭杆像车辐，箭镞如同臣斧，可以射五百步远。嬴翀四面攻城，昼夜不停，十几天未能攻克。城中先后有十三个人想以城倒戈应秦，均没有来得及发动就被杀死。秦军将士都疲惫不堪想回关中，总管刘弘基等人请求班师回朝，嬴翀说：“如今大举而来，应当一劳永逸。洛阳以东的各州已望风归服，唯有洛阳一座孤城，其势已不能持久，成功在即，怎么能放弃而回朝呢？”于是下令全军：“洛阳不破，决不回军，再有胆敢提起班师的一律斩首。”众人才不敢再提班师一事。李渊听说后，也下密敕让嬴翀还军，嬴翀上表说明洛阳必定可以攻克，又派参谋军事封德彝回朝面陈军前形势。封德彝对秦文帝说：“王世充得到的地方虽然多，但都不过是略有联系的部属，实际号令所能管辖的只不过洛阳一城而已，他已经智尽力穷，克城之日就在近期之内。现在如果回师，他的势力就会重新振作起来，再加上各地互相联合，以后想要消灭他就难了！”于是秦文帝听从嬴翀的建议。嬴翀写信给王世充，晓以祸福利害，王世充没有回复。

戊午（三十日），王世充的郑州司兵沈悦派人到秦左武侯大将军李世处请降。秦左卫将军王君廓夜晚带兵攻击虎牢关(今河南省荥阳汜水镇西北)，沈悦作内应，于秦夺取了虎牢，抓获了郑国的荆王王行本及其长史戴胄。

三月，秦军在洛阳城外挖沟筑垒困守。洛阳城内缺粮，一匹绢才值三升粟，十匹布才值一升盐，服饰珍玩，贱如土芥。百姓把草根树叶都吃光了，就一起澄取浮泥，放入米屑作成饼吃，食后都得病，身体肿胀脚跟发软，饿死的人交错着倒在路上。当初皇泰主迁百姓入宫城时，有三万家，到这时不足三千家。就是地位高贵的公卿，这时连粗糠都吃不饱，尚书郎以下官吏，需自己亲自参加劳动，还往往饿死。