洛阳、虎牢之战是唐朝武德三年(公元620年)七月至四年五月，秦王李世民率军在洛阳、虎牢(今中国中部河南省荥阳汜水镇西北)各个击破王世充、窦建德军的一次重要作战。
王世充原来是隋东都洛阳守将，隋炀帝死后，他在唐朝武德二年四月称帝，国号郑，并利用唐军在河东作战无暇顾及东部的机会，夺取了唐朝在河南的部分土地。柏壁之战后，李渊为夺取中原，采取先郑后夏(窦建德已称夏王)、各个击破的方略，唐朝武德三年七月，命令李世民领兵8万向东攻打王世充。同时派遣使者与窦建德言和修好，使他保持中立。王世充从各州镇挑选勇士聚集洛阳，命令他的三个侄子在分别镇守襄阳(今属中国中南部湖北省)、虎牢、怀州(今河南沁阳)等重要地点，命令他的兄长、儿子防守洛阳，他亲自率步骑3万迎击唐军。
李世民率步骑5万进军慈涧(今河南新安东)，王世充被迫撤回洛阳。李世民于是决定先扫清外围然后攻城，经过八个月的作战，唐军攻克回洛城，并占领虎牢，河南50余州相继归降。李世民率军进逼洛阳，经过一番激战，将其合围。王世充困守孤城，缺乏粮草，民心颓废，几次派使者向窦建德求救。窦建德得知洛阳危急，怕唐灭郑后危及自己，决定先联合郑国攻击唐朝，然后找时机灭郑，再夺取天下。于是率兵10余万西进，连续攻克管城(今河南省省会郑州)、荥阳(今属河南)、阳翟(今河南禹县)等地，进到虎牢的东面。
李世民李世民与部下商议对策，部将多主张退避。他力排众议，决定分兵围困洛阳，占据虎牢要地，阻止窦军向西进军，一举两得。由于虎牢地形险阻，窦军不能前进，驻扎了1个多月，多次作战不利，士气低落，将卒思乡。李世民得知，引诱他出战。窦军果然全部出动，李世民下令骑军队直冲人窦军。窦建德正和群臣议事，唐军突至，前后夹击，阵势大乱。唐军追击30里，俘获5万多人，窦建德受伤被俘。李世民回军洛阳，王世充就投降了。
此战，李世民围城打援，避锐击惰，奇兵突袭，一举两克。至此唐王朝的统一事业基本完成。