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周军在南北两面同时展开进攻之时，中便必然空虚，对于这一点，不管是宇明还是李渊，都十分清楚。
不过，洛阳作为大隋东都、周朝的都，又是天下第一大城市，防御力量再差也差不了哪里去。宇明虽然主力皆已调走，但仍留下了十万兵马驻防。并以李剑为洛阳留守、张仲坚为禁卫军统领，负责洛阳地区的防守。
在他看来，就算唐军真的要攻打洛阳，也很难攻下，如果李渊真的孤注一掷，将李世民从河套调来进攻洛阳，那他也差不多结束了荆襄之地的战役，回到洛阳了。
可是，连宇明也没有想到，李渊竟然大胆启用了降将屈突通为帅，领唐军二十万东出潼关，向洛阳直扑而来。
李剑率领五万人马在渑池驻扎，建成了洛阳西面的第一道防线。他遵循宇明临走之前的指示，只稳固防守，并不轻易出击。
而屈突通也不愿意在渑池城下便付出重大伤亡，故一直只是每天试探性进攻，没有发动猛攻，以等待时机。
双方在渑池对峙了十余天后，李剑采取了张仲坚的建议，派出骑兵部队袭击唐军的粮道。
如此一来，屈突通便感到压力倍增，二十万唐军的粮草供应，全靠关中经潼关运抵。如果粮道得不到安宁，唐军的士气必将大大受挫，不要说洛阳攻不下来，就是渑池也未必能占领。
不过，屈突通毕竟老奸巨滑，他很快便想出了一计，派出数股精锐部队，假扮成运粮的车队，由潼关向渑池进发，并在车上暗藏精兵。
张仲坚不知是计，率骑兵伏击了这些“运粮车队”，于是便遭受了惨重损失，骑兵几乎折损过半。
屈突通便趁己方士气高昂之际，对渑池发动了猛攻，之前早已准备好的各类投石车、井栏、攻城撞车、云梯等皆全部派上了用场。
由于唐军之前从来便没有发动过如此猛烈的进攻，突然之间攻势如此凶猛，让渑池的周军守军都有些不适应，一时之间损失惨重。
而屈突通则是将二十万大军分成班，每班六万人，昼夜不停地发起进攻。守军在骑兵损失之后，兵力只余万多人，面对两倍于己的敌军进攻，丝毫不敢大意。李剑只能将所有士兵皆派上城墙，拼死防守。
可这样不停歇的战斗，对于士兵和军官的体力都是大的考验。就算周军再能战，也毕竟不是铁打的身。
终于，李剑和张仲坚在坚守了天夜后，终于不支，渑池失守。
不过，李剑已经预料到了城池可能会守不住，事先已经备齐快马，在西门城破时，便下令全军突围，向洛阳方向撤退。
而张仲坚则坚持不肯撤退，在他看来，正是由于自己中了屈突通的计，导致骑兵部队损失殆尽，才招致大败。因此，他便表示要留下来断后，与渑池城共存亡。
李剑也劝他不住，只得含泪告别，先行撤走。
张仲坚在城破之后，与唐军展开了激烈的巷战，最后他身边的亲兵都全部战死，只余他一人时，才对着洛阳的方向，高呼大周万岁，被乱箭射死。
渑池失守之后，唐军势如破竹，连克新安、义马、宜阳县，打到了洛阳外围。
败退回洛阳城的李剑，手中只有不到七万兵马，虽然洛阳号称天下第一坚城，出了名的易守难攻，但他却有些心中慌乱了。
于是，他连忙派出信使，以八里急报的方式，向宇明求救。同时，又向监国的皇后抒梦禀报，要求在城中征发民夫，上城墙协助防守。一时之间，洛阳城中一片兵荒马乱，各地商人纷纷逃离此城。
全天下的目光，此时都集中到了洛阳，他们很清楚，洛阳的得失，将关系着唐朝和周朝两国的命运。如果唐军拿下了洛阳，哪怕他们丢失了荆襄之地，也会在天下之争中居于有利位置。因为洛阳四周都是平原，无论北上到河北、，南下到荆襄还是东进到山东、江淮，都是无险可守。唐军便可以轻而易举地攻陷已经内部空虚的周朝地盘。
而如果周军守住了洛阳，则天下的气运便转到了宇明这边。坐拥辽东、河东、河南、河北、山东、江淮、江南、荆襄等地的周朝。不管是地盘还是人口，兵力还是物产，皆超过了唐朝一大截。