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山东长白山义军首领孟让（原王薄搭档，现已经拆伙）带领人马归附李密，李密派裴仁基和孟让率领三万兵马袭击回洛仓，一战攻克。
回洛仓在洛阳城的城北二十里处，是隋朝的第二大战略粮仓，也是洛阳城北的最后防线。洛阳立刻进行总动员，城内贵族子弟带着家丁踊跃参加，派出将军段达、虎贲郎将高毗、刘长林等人指挥七万人马出击，又将裴仁基打的大败。
李密又亲自率领三万兵马增援裴仁基，在洛阳老城与隋军作战，隋军败逃。李密回头重新夺取回洛仓据守，大修营垒战壕，威逼洛阳，还撰写檄文到各个郡县公布杨广的罪状。
李密被推举为瓦岗军首领后，大肆改组瓦岗军，从各军中抽调出来最骁勇军士八千人，饷银加倍，成立了直属李密指挥的内军，任命秦琼为左内军统领，罗士信为副手，程咬金为右内军统领，牛进达为副手，各统领四千人，李密对内军的战力极为自信，常对人说：“这八千人抵得上百万大军。”
李密将洛口设置为都城，大军和所有的行政官员就在环绕洛口四十里的区域里驻扎下来，让翟让留守瓦岗寨。
此时，李密占据了山东河南的十多个郡、一百多个县，多数地盘只是改旗易帜，但李密无心经营，全部心思放在如何拿下洛阳。徐世绩提醒李密：“洛口与洛阳太近（一百余里），又非坚城，不宜做我军都城。”
李密答道：“我把都城设在险地，就是要集中全部力量，尽快拿下洛阳，然后将都城改为洛阳。”此时大家都认为洛阳城指日可下，也就没人再提出疑义。
原河南巩县长史柴孝和，智谋过人，有献城之功，在巩县归属李密后，成为李密重要谋臣。
柴孝和劝说李密道：“关中以高山为屏障，以黄河为天堑，项羽离开这里就灭亡了，刘邦在这里建都就成功了。照我的想法，让裴仁基镇守回洛仓，翟让镇守洛口仓，您亲自挑选一支精锐队伍，向西突袭长安。当您的大军来到长安城下，周边百姓一定会前来迎接，长安会唾手可得。攻克西京之后，等根基牢固兵马强壮，才回头径直攻打东西崤山和函谷关，形成对东都洛阳的四面包围，洛阳将不攻自破。那时传递文书发令调遣，天下可以平定。”
柴孝和接着说道：“如今英雄豪杰争先恐后地起兵，长安极为空虚，我实在担心别人抢在我们前头，一旦错失机会，后悔哪里来得及！”
李密说：“您这个方略，我也想过很久了，实在是个上策。但是杨广还在，追随他的军队还很多，长安并不好打。我的队伍，都是山东人，既然知道还没有攻克洛阳，哪里愿意跟着我向西进入关中。
还有一个大问题，我只和你私下说，我军中大多将领都出身于绿林，把他们留下会各自称王称霸。如果这样，就全完了！”（李密外强中干）
王世充等各路援军共计十多万人马赶到了洛阳，其它到来的各部将军都不敢请命出城讨伐李密，唯独王世充请命出城破敌，杨侗任命王世充为前敌总指挥。
王世充率领五万名精兵出战，以步兵为主，知道李密的骑兵厉害，将战场引向了洛阳城外的皇家园林，此地山林茂密，更利于步兵作战。
李密自持自己部队士气旺盛，不怕乱战，率军进入园林，二军混战
极为激烈。李密没想到王世充的部队也是训练有素，战意昂扬。李密的战马被乱箭射伤，将李密掀下马来，脸戳在地上，伤的狼狈，只好暂时撤军。
李密躺在营帐养伤的时候，王世充率领隋军偷袭，打的李密部队措手不及，四下逃散，幸亏秦琼拼死护主，带着李密逃脱。李密丢失了回洛仓，全军撤回集中到了洛口仓。在败逃过程中，柴孝和掉进洛水淹死，李密哭得极度悲痛。
王世充在洛口仓西边扎营，跟李密对峙了一百多天，大小战斗打了六十多次，谁也奈何不了谁。但王世充守住了洛口仓，使得洛阳危局有所缓解。
李密另辟战场，命令武阳郡丞元宝藏、黎阳义军寇首领李文相、洹水义军首领张升、清河义军首领赵君德、平原义军首领郝孝德，联合进攻黎阳仓（地处河南浚县）。黎阳仓早已是座孤城了，在瓦岗寨以北二百多里，距离洛阳六百里，西濒永济渠，东临黄河，水运极为便利，存有大量军粮。
联合大军一鼓作气，攻克黎阳仓，李密军威复振。永安首屈一指的豪富家族周法明投靠李密，并献出长江黄河之间的大片封地。齐郡的义军首领徐圆朗、任城县的大侠客徐师仁、淮阳郡太守赵佗都归附了李密。李密总兵力达到了三十万（包括收编的各路义军）。
在此期间，李密让翟让率领旧部驻守瓦岗寨，被有意孤立。翟让的部将王儒信鼓动翟让担任大冢宰官职，统领百官，夺取李密的大权。翟让的哥哥翟弘是个大老粗，而且是直筒子，这时候也跑过来添乱，他对翟让说：“皇帝只能由我们自己做，怎能送给别人！你如果做不了，就该我来做。”
翟让知道自己不是当帝王的料，哥哥更不是，制止他们乱说，压根也没听王儒信的馊主意。
李密知道了这件事，暗中有除掉翟让的打算。
翟让的缺点是有些贪财，还心直口快，曾经对左长史（李密的秘书长）房彦藻说：“你上次攻破汝南，得到不少金银财宝全部都给魏公（李密）了，一点儿都不给我！要知道魏公是我一手推立的，难道我就不能惩治你吗。”房彦藻很害怕，就找到李密说：“翟让刚愎贪婪，有无君之心，应早图之”。
李密现在大权在握，但心虚得很，对谁都不放心，事必亲躬，真担心翟让哪天提出收回权利的要求来。李密将自己看做是取代杨广的的下一个帝王，上次接到李渊造反后给他的上书后好不得意，给身边的近臣们传看。李密认为需防患于未然，果断除掉翟让。
617年十一月，李密让翟让领兵前来增援，翟让来后，李密在自己主帐内设宴款待，翟让不疑有诈，带领翟弘、王儒信等亲信前来赴宴。
李密知道翟让骁勇，不易斩杀，请翟让入席后，拿出一把好弓给翟让鉴赏，翟让刚刚拉满，暗藏在帷幕之后蔡建德窜出，在翟让背后一刀砍下了他的头颅，账内伏兵四起，将翟弘、翟摩侯、王儒信等亲信都杀了。
李密急招所有将军前来开会，徐世勣、单雄信等人来后，李密宣布翟让刚才来到大帐要抢夺大军符印，李密无奈，杀了翟让。李密认为此事只是翟让个人决定，与众人无关。现在大战在即，容不得半点内乱，我愿亲自去翟让大营中安抚将士们。李密带着徐世勣、单雄信等人亲自到翟让大营安抚众军士，并承诺打下洛阳，大家升官发财。徐
世勣、单雄信等人心中虽有一万个不满，但事已至此，眼见的洛阳拿下后，就能坐享江山，也只能跟随李密了。
王世充原本在洛口仓西边与李密对战，杨广久不见获胜消息，派监军督促王世充进攻。王世充只好再率领三万人马来到了洛口仓的北边开辟新战场。洛口仓北面有洛水河流过，是天然屏障。王世充在洛水上架设浮桥，在西线和北线同时向洛口仓进攻。李密也亲自来到洛口仓北部战场，指挥二万多人抵抗，形势不利向后撤退。王世充乘胜逼近洛口城下，没想到李密早已在洛口仓东侧埋伏有二万伏兵，伏兵杀出，将王世充打的大败，众溃兵抢着拥上浮桥，淹死了几万人。他手下的虎贲郎将杨威、王辩、霍举、刘长恭、梁德、董智阵亡，王世充身边只有数千残兵。许多士兵都是泅水逃出，浑身湿透，当天夜晚，天降大雪，又冻死了一大批。王世充的西线战场也跟着崩溃，李密乘胜再度攻克回洛仓，直逼洛阳城北面城门。
东都洛阳留守韦津又和李密在上春门作战，韦津大败，当场被捉。
王世充败退洛阳后，自我囚禁起来请罪，越王杨侗派遣使者释放了他，重新启用王世充为全军统帅（没有王世充，隋军败的更快。），王世充驻扎在含嘉仓城（洛阳城内东北），收集到了一万多逃散的士卒。
李密在洛阳城东门外，修筑起金墉城驻扎下来，使得洛阳城的北门和东门都直接暴露在瓦岗军面前。李密集聚了三十万人马，准备对洛阳进行总攻。
隋廷掌管土木营建的官员将作大匠宇文恺叛离东都，投降了李密。东到海滨、泰山，南到长江、淮河，没有哪个郡县不派使者归附李密。窦建德、朱粲、杨士林、孟海公、徐圆朗、卢祖尚、周法明等人都顺势地派人向李密上书劝说他登皇帝位，于是李密手下的官吏们全都劝说他立即称帝，李密说：“洛阳没有平定之前，不能谈这件事。”
李密自恃才高，事必亲躬，喜欢部下对自己唯命是从，发现瓦岗军旧人，大多对徐世勣言听计从，徐世绩与他们在一起时，自己的政令还需经过徐世绩的转达，才能得以实施，多有不便，就将徐世绩调守黎阳去了。
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注1：
关中是指“四关”之内，即东潼关（函谷关）、西散关（大震关）、南武关（蓝关）、北萧关（金锁关）。现关中地区位于陕西省中部，包括西安、宝鸡、咸阳、渭南、铜川、杨凌五市一区。
注2：
柴孝和建议李密对洛阳围而不攻，挥军直取长安。作者认为也非良策，长安是和洛阳一样的坚城，李密在人气最旺的河南没有攻克洛阳，带领一只外地联军，更攻不破关内的长安。李密已是众矢之的，一旦进攻长安，增援隋军必然蜂拥而至，李密孤军深入，必然全军覆没。
李渊能攻下长安有二个李密不具备的条件：
1.李渊与李密同属关陇贵族集团，但李渊作为朝廷高官几十年（造反时51岁），人脉宽广，家族势力深厚；李密就没当过官，跟随杨玄感造反时，已经把家族势力败光了。
2.李密全力围攻洛阳，杨广把最后的家底也全用在了洛阳。鹬蚌相争，渔翁得利。