唐军取得虎牢之战的胜利后，主力回师洛阳城下。王世充见窦军被歼，内外交困，走投无路，遂于绝望之中献城投降。
　　
　　虎牢之战，唐军消灭窦建德主力部队10万人，接着又迫降了洛阳王世充的残余守军，夺取了中原的主要地区，取得“一举两克”的重大胜利，创造了我国古代“围城打援”的著名成功战例。这也是李唐统一全国的最关键一战。至此，唐王朝的统一事业基本完成。