隋朝在征高句丽时遭遇惨败。高句丽俘获了大量物资与隋人。而隋朝杨广的极度残暴统治导致窦建德、瓦岗军、杜伏威、辅公祏、林世弘等等大量农民起义，大规模农民起义使隋朝统治崩溃、名存实亡。然后，李渊李世民起义，逐步攻灭各割据势力，结束隋末严重分裂大乱，做到统一。贞观年间，唐朝攻灭东突厥国、吐谷浑国、西域诸国，打败薛延陀国、吐蕃，四夷臣服。
早在武德二年，高句丽君主高建武就派使者朝贡于唐朝。武德四年，高建武再次派使者朝贡于唐朝。武德七年，唐朝册封高建武为上柱国、辽东郡王、高丽王。贞观五年，唐朝派人去高句丽收殓埋葬隋朝时期战死的隋人尸体，摧毁高句丽用隋人尸体立的京观。高建武害怕唐朝攻打高句丽，于是筑长城一千多里，东北从扶余开始，西南到海。贞观十四年，高建武派他的太子到唐朝，进贡于唐朝。
高句丽荣留王（高建武）的亲唐政策，使高句丽与唐朝之间保持了20余年的和平友好关系。但是，贞观十六年（642年，高句丽荣留王25年）冬十月，高句丽权臣泉盖苏文杀死容留王高建武，另立荣留王弟大阳王的儿子高藏为王，独专国政，同时出兵进攻新罗，阻断新罗朝贡于唐朝的通道。泉盖苏文破坏了荣留王与唐朝建立的友好关系，导致高句丽与唐朝的关系迅速恶化，最终导致唐朝征高句丽。
唐朝建国初期，对高句丽、百济、新罗均采取和平友好的对外政策。
贞观十七年（643），新罗遣使入朝，述说百济攻取新罗40余座城，并且与高句丽联合，图谋断绝新罗入朝之路。乞求唐朝出兵救援新罗。唐太宗李世民派司农丞相里玄奖带诏书给高句丽，命令高句丽与百济停止军事行动，否则唐朝将要攻打他们。高句丽不从。高句丽不但与百济联兵，进攻新罗，还遣使前往漠北，挑唆薛延陀汗国与唐的关系，大有要抗衡唐朝之势。唐太宗决定对高句丽用兵。
贞观十八年（644），唐太宗以张亮为平壤道行军大总管，率江、淮、岭、硖兵四万，长安、洛阳募士三千，从莱州走海路向平壤进军。又以李世勣（李勣）为辽东道行军大总管，率军六万，以及兰、河二州归降的胡人，向辽东进军。因为唐太宗动用的军队数量远少于隋炀帝杨广动用的，给百姓造成的负担远小于隋炀帝杨广造成的，所以隋炀帝征高句丽时出现百姓打断自己的手足来躲避出征与徭役，而唐太宗征高句丽时没有出现这种情况。唐太宗说：“炀帝无道，征辽东时，人们打断自己的手足来躲避出征与徭役。朕现在征高句丽，都是选那些愿意出征的人，募十得百，募百得千，一些没能跟随出征的人，都愤叹郁邑。”
贞观十九年（645），李世勣率军到达幽州。三月，唐太宗的车驾至定州。唐太宗亲自慰问生病的士兵，把他们托付给州县治疗。有很多人不预征名，自愿以私装从军，都说“不求县官勋赏，惟愿效死辽东！”唐太宗不允许。
夏，四月，李世勣（李勣）率军自通定渡过辽水，到达玄菟。高句丽非常害怕，城邑都闭门自守。李道宗率数千士兵到新城。张俭率军渡过辽水，向建安城进军，击败高句丽兵，斩首数千级。李世勣攻占高句丽的盖牟城，俘获两万多人，粮食十余万石。张亮率军从东莱渡海，进攻卑沙城。程名振率军在夜里到达，王大度为先锋。五月，唐军攻占卑沙城，俘获男女八千人。分遣总管丘孝忠等曜兵于鸭绿水。
李世勣率军到达辽东城外。高句丽步骑四万来救辽东城。李道宗将四千骑兵迎战，李世勣也引兵帮助李道宗，打败高句丽军。唐军斩首敌军千馀级。
李世勣率军攻辽东城，唐太宗率精兵与其汇合。唐军攻占辽东城，杀敌一万多人，俘获敌军一万多人，还俘获男女四万人。以其城为辽州。
唐军进军白岩城。李思摩被弩矢射中，唐太宗亲自为其吮血。将士闻之，没有不感动的。高句丽乌骨城派一万多军队支援白岩城。契苾何力率八百骑兵去攻击他们。契苾何力亲自杀入敌人的阵地，被刺中腰，薛万备救出契苾何力，契苾何力捆住伤口，继续作战，跟随他的骑兵奋力进攻，打败高句丽军，追杀数十里，斩首千馀级，因为日落天黑而停止。
六月，唐军占领白岩城。以白岩城为岩州。以盖牟城为盖州。
车驾从辽东城出发，到达安市城外。高句丽北部耨萨延寿、惠真率高句丽、靺鞨兵十五万来救安市城。延寿率军到达距离安市城四十里的地方。唐太宗命令阿史那社尔率一千突厥骑兵去诱敌，刚交战就假装退走。高句丽军争相前进，到达安市城东南边八里的地方，依山列阵。唐太宗亲自与长孙无忌等人以及数百骑兵到高处观察山川形势，可以伏兵以及出入的地方。唐太宗命令李世勣率军队一万五千设阵于西岭，长孙无忌率精兵一万一千为奇兵，从山北出狭谷去攻击敌人的后方。唐太宗亲自率领军队四千，挟鼓角，偃旗帜，登北山上，命令各军听到鼓角声就一起出击奋力进攻。延寿看到李世勣布阵，结阵要作战。唐太宗望见长孙无忌军尘起，命令作鼓角，举旗帜，各路军队鼓噪并进，延寿等人大惧，想分兵抵御。唐将薛仁贵大喊的冲入高句丽军阵，所向无敌。唐军进攻，高句丽军大溃。唐军斩首两万多级。（通常杀敌数远多于斩首数，例如平壤之战明军斩首就800百、但是小西第一军损失却超过1万。）延寿等人率领剩余的军队依山自固。唐太宗命令诸军包围之。长孙无忌撤了桥梁，断了高句丽军的归路。延寿、惠真率三万六千八百人投降，入军门，膝行而前，拜伏请命。唐太宗选出耨萨及已下酋长三千五百人，迁往内地，其他的都释放，让他们回平壤，他们都举起双手以头顿地，欢呼声传到数十里之外。此外，这一战还缴获马五万匹，牛五万头，铁甲一万多领，以及其他大量兵器。高句丽全国都非常震惊害怕，后黄城、银城的高句丽人都自己弃城逃走，数百里没有人烟。
九月，唐军开始围攻安市城。由于守军殊死抵抗，使唐军未能攻克。时近深秋，唐太宗因为当地变冷早、草枯水冻、士马难以久留、而且粮食将尽，所以班师还朝。
唐太宗是从容班师。班师时唐太宗还耀兵于安市城下，安市城的人皆屏迹不出，安市城主登城拜辞，唐太宗赞赏安市城主的坚守与忠诚，赐给安市城主缣百匹。之后的返回路上，唐太宗听说太子来了，为了尽快见到太子，唐太宗还骑马奔驰，这种情况下骑马奔驰，由此可见，在征高句丽以及班师过程中，唐太宗显然没有受伤。
唐太宗因为没有攻灭高句丽而认为没有成功，而后悔，但是唐朝的战果、收获远大于损失、消耗。其实这次出征是唐太宗与唐军取得了胜利。此次唐太宗征讨高句丽，攻占玄菟、横山、盖牟、磨米、辽东、白岩、卑沙、麦谷、银山、后黄十座城，徙辽、盖、岩三州户口七万人到中国，新城、建安、驻跸三大战，消灭大量高句丽军队，斩获高句丽军首级四万余级（通常杀敌数远多于斩首数，例如平壤之战明军斩首就八百、但是小西第一军损失却超过1万），唐军士兵死了接近两千人，马匹死了八千匹。（唐太宗亲征高句丽时，唐军取得多次大胜，单是其中消灭高句丽的高延寿高惠真15万军队的那次，唐军还缴获马五万匹，牛五万头，铁甲万领，以及大量其他装备。）唐太宗亲征高句丽，唐朝的战果远大于损失。
唐太宗亲征高句丽，攻克十座城，占领了辽东大片土地。之前，辽东被高句丽占据了二百余年，而且辽东是高句丽的战略要地及重要经济支撑点。自此，唐朝在辽东地区打入了一个厚重的楔子，为以后对高句丽的军事征伐建立起了牢固的前哨阵地。唐太宗亲征高句丽，还大量歼灭了高句丽军队的有生力量，高句丽军队的精锐部队几乎遭受了毁灭性的打击。而且，这次征伐使高句丽人口锐减，高句丽的社会生产力遭受严重破坏，国力衰落。
贞观二十一年（647）二月，唐太宗决定出兵攻打高句丽。朝议认为高句丽依山为城，易守难攻，应派偏师进袭骚扰，使其国人疲于应付，耽误农时，几年后即可使高句丽因粮荒而土崩瓦解。唐太宗采纳这一建议。三月，唐太宗命牛进达和李勣率军从水陆两路进扰高句丽。
贞观二十一年（647），太宗命牛进达、李勣、李海岸率军从水陆两路进扰高句丽。李勣率军渡过辽水，途经南苏等数座城，高句丽兵多背靠城墙拼战，李勣将他们打败，并焚烧其外城后回师。牛进达、李海岸率军进入高句丽境内，经历一百多次战斗，战无不胜，又攻克石城。进军到积利城下，高丽兵一万多人出城迎战，李海岸将其击败，斩首二千级（通常杀敌数远多于斩首数）。十二月，高句丽王让他的儿子莫离支高任武入朝谢罪。
百济与新罗也参与进了唐与高句丽的战争，百济攻破的新罗13座城。
贞观二十二年（648）古神感率唐军渡海攻打高句丽，遇到高句丽军步骑5000，唐军在易山击破了他们。当晚，1万多高句丽军袭击古神感的船，再次被古神感击败。薛万彻率唐军渡过鸭渌，到达泊灼城，高句丽人害怕，放弃邑居而逃跑，大酋所夫孙抵抗，薛万彻击斩所夫孙，又击破3万高句丽援军。
唐高宗时期。永徽五年（654），安固率领高句丽军与靺鞨兵攻打契丹，唐朝松漠都督李窟哥在新城把他们打的大败。永徽六年（655年），高句丽与百济、靺鞨联兵入侵新罗，新罗王金春秋遣使向唐求救，高宗命营州都督程名振和左卫中郎将苏定方率军击高句丽。夏，五月，程名振等人渡过辽水，高句丽见程名振等人的军队少，就开门渡过贵端水来迎战，程名振等人奋力攻击，击败高句丽军，杀获千馀人，焚烧了敌人的外城以及村落而返回。显庆三年（658）六月，营州都督兼东夷都护程名振、右领军中郎将薛仁贵将兵攻高丽之赤烽镇，拔之，斩首四百馀级，捕虏百馀人。高丽遣其大将豆方娄帅众三万拒之，名振用契丹兵迎击，击败高句丽军，斩首二千五百级；显庆四年（659）年，唐右领军中郎将薛仁贵在横山击破高句丽将领温沙门。
显庆五年（660），百济恃高句丽的援助，多次侵略新罗，新罗王春秋上表求救于唐朝。唐朝以左武卫大将军苏定方为神丘道行军大总管，率左骁卫将军刘伯英等水陆十万军队伐百济。以新罗王春秋为嵎夷道行军总管，率新罗之众。苏定方率唐军从成山渡海，百济据熊津江口以抵抗唐军。苏定方率唐军击破百济军，百济死数千人，其余都溃逃了。苏定方指挥唐军水陆齐进，直接向百济的都城进军。百济动用全国兵力来交战。唐军大破百济军，攻灭百济，百济王义慈及太子隆、次子以及各城都投降于唐军。百济有五部、三十七郡、二百城、七十六万户，唐朝在百济设置熊津等五都督府。
唐朝攻灭百济，使高句丽失去了一个军事盟友。高句丽侧翼完全暴露在唐朝的直接攻击之下，高句丽侧翼也失去了战略防御屏障。
唐朝对高句丽连续不断的发动军事进攻，不断瓦解着高句丽的基础。唐朝对高句丽的频繁进攻，为最后灭亡高句丽奠定了基础。
显庆五年（660）十二月，唐朝派契苾何力、苏定方、刘伯英、程名振率军分道进攻高句丽。
龙朔元年（661），唐朝募河南北、淮南六十七州兵，得四万四千馀人，前往平壤、镂方行营。以鸿胪卿萧嗣业为夫馀道行军总管，率领回纥等诸部兵前往平壤。
当初，苏定方打平百济，留下郎将刘仁愿守百济府城，又以左卫中郎将王文度为熊津都督。王文度渡海时去世。百济僧道琛、旧将福信聚集人众据守周留城，从倭国迎来原先的王子丰立之，率军在府城包围刘仁愿。唐高宗下诏任命刘仁轨检校带方州刺史，统帅王文度的军队，顺便征发新罗兵，以援助刘仁愿。刘仁轨御军严整，所攻击的都成功打下了。百济在熊津江口立两栅，刘仁轨率军与新罗兵一起攻打，攻破之，杀死、溺死敌人一万多人。道琛等人解除府城的包围，退守任存城。新罗粮尽，返回。道琛自称领军将军，福信自称霜岑将军，招集徒众，势力越来越大。刘仁轨兵少，与刘仁愿合军，休息士卒。唐高宗下诏新罗出兵，新罗王春秋奉诏，派他的将军金钦统帅军队援助刘仁轨。到达古泗，福信截击，击败了金钦。金钦返回新罗。
唐高宗派任雅相、契苾何力、苏定方、萧嗣业率军水陆分道并进。七月，苏定方在浿江击败高句丽，多次作战都胜利了，包围了平壤城。九月，契苾何力到达鸭绿水，莫离支男生用数万精兵守之。契苾何力到达后，正赶上层冰大合，契苾何力率军乘冰渡水，打败高句丽军，斩首高句丽军三万级，其余都投降于唐军，男生孤身逃回。
龙朔二年（662），庞孝泰与高句丽在蛇水之上交战，战败，与他的儿子十三人都战死。另一道的苏定方包围平壤却没有攻下，遇到大雪，解围而返回。熊津都督刘仁愿、带方州刺史刘仁轨在熊津之东大破百济：刘仁愿、刘仁轨先是攻占百济的支罗城及尹城、大山、沙井等栅，杀死以及俘获很多敌军，分兵守之；百济增加军队防守险要的真岘城；随后刘仁轨仍然攻占了真岘城，打通了新罗运粮之路。刘仁愿上奏请增加士兵。诏发淄、青、莱、海之兵七千人去熊津。百济王派使者到高句丽、倭国（日本）求援军来抵抗唐军。
龙朔三年癸（663），百济与日本援助高句丽。孙仁师、刘仁愿与新罗王法敏率陆军前进，没有遇到日本军。刘仁轨率水军与粮船从熊津入白江，在白江口遇到日本军。刘仁轨指挥唐军四次击败日本军，焚烧日本船四百艘，“烟炎灼天，海水皆赤”。百济王丰逃到高句丽，王子忠胜、忠志等率众投降，百济全部被平定，只剩下任存城还没被唐军攻下。黑齿常之投降于唐军。不久之后唐军攻占任存城。
麟德二年（665），高句丽太子福男来唐朝侍祠。
乾封元年（666），高句丽泉盖苏文死，长子泉男生继任莫离支，出巡，指派他弟弟泉男建、泉男产留下治理国家政事。泉男建趁机取得国家，自任莫离支，发兵讨伐泉男生。泉男生逃跑，驻守另外的城邑，让他儿子泉献诚到唐朝求救。六月，壬寅（初七），唐朝任命右骁卫大将军契何力为辽东道安抚大使，领兵救泉男生；任命泉献诚为右武卫将军，担任向导。又任命右金吾卫将军庞同善、营州都督高侃为行军总管，共同讨伐高句丽。
九月，庞同善大破高句丽军，泉男生率领部众与庞同善会合。唐高宗下诏，任命泉男生为特进、辽东大都督，兼平壤道安抚大使，封玄菟郡公。冬季，十二月，唐朝任命李勣为辽东道行军大总管，司列少常伯安陆人赦处俊为副大总管，以进攻高丽。庞同善、契何力同为辽东道行军逼大总管并仍兼安抚大使；水陆诸军总管和运粮使窦义积、独孤卿云、郭待封等，都受李勣指挥。
乾封二年（667），李勣攻占新城（今辽宁抚顺北高尔山城），留契苾何力守城。高句丽十五万军队驻扎在辽水，高句丽还有数万靺鞨兵据守南苏城。契苾何力指挥唐军攻击，击败敌军，斩首一万多级，乘胜攻占七座城。于是率军返回与李勣汇合，一起攻占辱夷、大行两座城。攻克扶余。李勣攻下高句丽16座城。泉男建派兵攻击唐军庞同善、高侃在新城的军营，被唐军薛仁贵击破。高侃进军到金山（在今辽宁昌图西），与高句丽交战，不利，薛仁贵率唐军横击，大破高句丽军，斩首五万馀级，攻占南苏（今辽宁抚顺东苏子河与浑河交流处）、木底（今辽宁新宾西木奇镇）、苍岩（今吉林集安西境）三城，与泉男生军会合。
总章元年（668）二月，薛仁贵率三千人大破高句丽军，杀获一万多人，攻占扶余城（今辽宁四平），扶余川中40余城都望风归降。泉男建再次派兵5万救扶余城，在薛贺水（又称萨贺水，即今辽宁丹东西南赵家沟河）与李勣军遭遇，唐军大破高句丽军，斩获3万多人，乘胜攻占大行城（今辽宁丹东西南娘娘城）。
各路唐军会师，推进至鸭绿栅。高句丽发兵拒战，唐军奋勇出击，大破高句丽军，追奔200余里，攻占辰夷城。高句丽其他各城守军或者逃跑，或者投降。唐军进至平壤城下，包围平壤一个多月，九月，高句丽王高藏派泉男产率首领98人，持白幡投降于唐军。泉男建仍然闭门拒守，并多次派兵出战，都被唐军击败。高句丽将领僧人信诚秘密派人联络唐军，自己作为内应，五天后，信诚打开城门，唐军攻占平壤，生擒高藏、泉男建等人，平定了高句丽各地。就这样，高句丽在唐的攻击下最终灭亡。
唐朝多次大胜高句丽，最终攻灭了高句丽。
在攻灭了高句丽之后，唐朝一方面把大量高句丽人迁到江、淮之南，另一方面在高句丽设置九都督府、四十二州、一百个县，设置安东都护府，统治高句丽各地。选拔酋帅有功的人为都督、刺史、县令，与华人官员一起管理当地。任命右威卫大将军薛仁贵为检校安东都护，领兵二万人以镇抚之。
杨秀祖《高句丽军队与战争研究》：高句丽自西汉元帝建昭二年（前37）立国，中经新莽时期、东汉、三国、两晋、南北朝、隋、唐、至唐高宗总章元年（668）灭亡，共705年。
杨秀祖《高句丽军队与战争研究》：高句丽政权拥有一支强大而英勇善战的军队，兵种齐全，装备精良，军事理论及战术思想先进，防御手段完备，成为高句丽政权强大的军事支柱。然而遇到了战斗力更为强大的唐军，唐军通过多次大胜，将高句丽军队消灭殆尽。
清朝乾隆皇帝《度辽水》：镜影照龙旃，桥山展谒旋。宁同贞观后，撠挶为开边。
唐朝的军事打击给高句丽带来了灾难。战争中，高句丽大量城邑、村庄被占领或毁于战火；高句丽军队死伤累累，精锐损耗殆尽，军队战斗力受到了严重削弱；平民大量死亡或未逃避战火而四处奔散，田园荒芜，社会生产力遭受了严重破坏，严重动摇并逐步瓦解了高句丽政权的基础，高句丽出现了国力凋敝、社会动荡的困难局面，直接伤及高句丽的国基。
唐平高句丽后，分其境为九都督府、四十二州、一百县，并于平壤设安东都护府以统之，任命右威卫大将军薛仁贵为检校安东都护，领兵二万镇守其地。
高句丽被灭后，新罗与唐朝交战数次，被唐朝李瑾行、刘仁轨等多次击败，最终新罗仍然长期称臣于唐朝。大同江与平壤以南为新罗疆域，大同江与平壤以北为唐朝疆域。
有唐一代，辽东即鸭绿江南北的高句丽故地其主体部分仍然属于中原王朝，新罗的疆域仍然在大同江及平壤以南。
