善用兵法，是李世民的顯著特點。他總是以弱敵強出奇製勝，或以強吞弱穩操勝券，其屢建奇功之軍事才能，著實為千古罕有。在著名的淺水原之戰中，李世民與敵方相持了60多天，一直等到對方糧盡，兩名大將來降，方才開戰。他先讓人在淺水原南誘敵，之後他帶領騎兵內外夾擊，敵軍大敗。他懂得因時因地製宜靈活運用戰術。他從小熟讀軍書，很多兵家兵法戰術他幾乎都爛熟於胸，但他並沒有套用書本，而是巧妙地利用地形地物來作戰。在洛陽大戰王世充時，他利用夜戰、水戰的條件取勝。而在大戰劉黑闥時，李世民讓人到上遊築壩堵水，使河水變淺，誘敵過河，到戰敗的敵人渡河逃回時突然把壩扒開，致使河水猛增淹死敵人無數，更是“善假以物也”（利用地理條件）作戰的成功案例。
非常經典的武牢之戰，是李世民寫在中國軍事史上的傳奇。公元619年，李世民率眾攻打王世充時，前來救援的夏王竇建德挾10萬大軍瘋狂撲來。當時竇建德消滅了另一鎮義軍孟海公，士氣正盛；所以自認為誌在必得。李世民手下的蕭禹、屈突通、封德彝等謀臣武將都認為唐軍腹背受敵，提出了退守暫避敵鋒的建議。可李世民認為，王世充已是秋後的螞蚱了，不足為慮，而竇建德持驕躁之兵而來，我們如果把握武牢這個要塞，急於求戰的夏軍必然為我所破。但如果我們退避或是行動不迅速，讓竇建德占領了武牢，與王世充形成合力，就很難再消滅了。於是，李世民留下李元吉、屈突通繼續圍攻洛陽，自己隻帶領3500人就奔武牢而去。
從兵法來講，李世民這一招叫“圍點打援”。但從實力上講，以3500對陣10萬大軍，這在一般的正常人看來，簡直是發了瘋，是在拿將士的生命開玩笑。但天才就是天才，年輕卻老謀深算的李世民摸透了竇建德的脾氣，派出小股騎兵接二連三實施騷擾，大膽地在黃河北岸牧馬誘敵輕出。誌大才疏的竇建德果然命令士兵快速前進，夏軍綿延20裏，陳兵於汜水對岸，與武牢隻一河之遙。《舊唐書》上描述唐軍說：“鼓噪，諸將大懼”。這是很正常的。我方隻有3500人，而10萬敵軍全線推進，那場麵怎不令人膽寒？但李世民卻鎮靜自若，他隻帶了幾個人來到高處觀看敵人動向，對諸將說：“夏軍從來沒遇到過真正強大的對手，所以非常輕視我們，列陣喧囂，是紀律鬆散的表現。我軍按兵不動，時間一長他們的士氣就會低落下來。等他們士兵饑疲交困後退之時，我軍追而擊之，必然大獲全勝。我和大家打個賭，一定會在午後打敗夏軍。”果不出李世民所料，竇建德的軍隊從早上一直忙活到中午，既餓又累，很多人都坐了下來喝水休息，有些則琢磨著如何後退。戰機成熟了，李世民一聲令下，親率虎狼之師風卷殘雲一般渡過汜水直撲敵陣。夏軍來不及重新布陣即被衝垮，李世民與史大奈、程咬金、秦叔寶等人揮著大旗左突右衝，如入無人之境，夏軍全麵崩潰。這一戰，追出30多裏，殺死夏軍3000多人，生俘5萬多人，生擒夏王竇建德。李世民以自己的輝煌戰果兌現了戰前的諾言。大勢已去的王世充一看如此情形，很快就放棄了抵抗獻上了洛陽，做了唐軍的階下囚。李世民以微弱之師大破強敵，創下了世界戰爭史上的一大奇跡。
《舊唐書》和《新唐書》同時記載著這樣一件事：同時代的李密，作為瓦崗軍的領袖人物，身經百戰，攻無不克，一向頗為自負，降唐後奉李淵的命令去犒賞三軍，見到李世民後，不敢仰視，私下對殷開山說：“這才是真正的真龍天子啊！”由此可見李世民“胸有百萬雄兵”的不凡氣宇。明代著名軍事家劉基也曾在其所著兵書中以李世民指揮的戰役作為戰例來闡述他的軍事見解。作為中國曆史上最出色的軍事家之一，李世民精於韜略，戰功蓋世，無愧於“最能打仗的帝王”之美譽。