到了八月，唐军的人员器械粮草战船都已就绪，李靖统帅十二总管，自夔州顺流东下；以庐江王瑗为荆郢道行军元帅，出襄州道，黔州刺史田世康出辰州道，黄州总管周法明出夏口道，对萧铣开始了正式讨伐。就在唐军整装待发的时候却恰逢长江江水暴涨，三峡行舟实在太危险，唐军众将都担心水势险恶，建议等水退后再出击。可是李靖却力排众议，说：“兵贵神速，我们此时大军集结的消息，萧铣尚未知晓，如果趁着江水上涨突然顺流到达萧铣的城下，打他一个措手不及，必然能擒获萧铣。这么好的一个机会绝不能错过！”最终李孝恭采纳了李靖的意见，亲率两千艘战船冒险出击。
可能是唐军的战船修得坚固，或者是水手的经验老道，长江的洪水并没有给唐军造成多少损失，没有出现船覆人亡的悲剧。因为是顺流而下，洪水反而极大地加快了唐军的行军速度，完美地达到了突袭的效果。而萧铣也正如李靖所说的那样认为江水暴涨，根本没有防备。因此唐军一举攻克了萧铣都城江陵的门户荆门、宜都二镇。
唐军这一下给萧铣的心里震撼是巨大的，此时萧铣的军队大多数正散在全国各地屯田，突然遭到攻击之下，手边甚至没有可用之兵，其狼狈可想而知。唯一值得安慰的是萧铣手下大将文士弘领精兵数万驻扎在清口，看到形势危机立刻率军进行增援，九月与唐军会战于夷陵。李靖见文士弘来势汹汹，便向李孝恭进言，说文士弘骁勇，手下士卒健锐，又是拯救危亡而来，士气正盛，唐军不易与其争锋。应该将船停泊于南岸，避而不战，消磨他们的锐气，然后可以一战而定。可是李孝恭毕竟年轻气盛，听不得这番长他人志气灭自己威风的话。又怕萧铣的救兵从各地赶到，因此不听劝阻坚持出战。一打之下果然如李靖所料，文士弘部奋勇拼杀，唐军大败，李孝恭率部撤向南岸。此时因为意见相左而被留下来守营的李靖早就预料到了这种情况，先做好了万全的准备。看到唐军失败之后敌军大肆争夺战利品，阵型散乱的时候立即发兵反攻，一下子打垮了文士弘部，此战缴获舟舰四百余艘，斩首及溺死近万人。此时李靖又率轻兵五千为先锋，杀至江陵城下，连破萧铣手下骁将杨君茂、郑文秀，俘甲卒四千余人，并勒兵围攻江陵。
此时梁国已无力继续抵抗，李孝恭率主力亦赶到到江陵城下，将梁国的首都紧紧包围。萧铣手边实在是没有部队，无力防卫江陵这种大城，索性放弃城外阵地，收缩兵力全力防卫城池，唐军因此不费什么力气就占领了江陵的外城和水城。水城是江陵的水军基地，唐军在此缴获了大批没有来得及逃走或销毁的梁军舰船。在当时水军的舰船是很贵重的战利品，唐军众将都很高兴，不料李靖居然下令将俘虏的全部舰船放弃，任由它们漂在长江里顺流而下。
诸将对此做法都困惑不解，认为缴获敌船，正好充当军舰，为何却遗弃江中，以资敌用？李靖解释说，梁国在下游的救兵很快就要赶到，江陵又不是立刻能攻得下来，我军深入敌军腹地，一旦敌人救兵到来，唐军就会腹背受敌，逃走都困难，要再多的船也没用。让这些梁军战船任意在长江里漂流，下游来的梁国援军一定会发现到，那时他们一定会误以为江陵已经被攻克了，不然江里不会漂着这么多无人的梁军舰船。如此必然迟疑不前，行军缓慢，等他们知道了确切消息几个月都过去了，那时候我军老早就攻下江陵，他们也成了无本之木，没有了威胁。李靖的疑兵之计果然奏效，长江下游的萧铣援兵见江中到处都是遗弃散落的舟舰，以为江陵已破，都疑惧不前。交州刺史丘和、长史高士廉等将赴江陵朝见，在行进途中听说萧铣已败，便都到孝恭营中投降。
唐军把江陵围得水泄不通。萧铣见内外隔绝，外无援兵，城内又难以支持，走投无路，只能开门投降唐军。不过这萧铣也很有趣，投降也要给自己找一个大义的名分，哭哭啼啼说了一番话，大意就是这其实是上天不保佑梁国，万方有罪，罪在朕躬。因此要杀就杀我一个，别祸害百姓。看着好像挺悲天悯人其实还是怕死，期望自己的自首情节能让李渊饶他一命。可是这招的对象如果是李世民的话倒是有点用处可是对李渊却一点用都没有，李渊那是有名的心狠手黑，根本不理睬萧铣的自首情节，照样处死。因为萧铣的投降唐军顺利地进入江陵。可是因为文士弘的奋力作战，唐军损失不小，好不容易打下江陵，众将都叫着要好好劫掠一番。在战争状态中军队有这样的情绪很正常，基本领军大将或多或少都会对此睁只眼闭只眼，如果管束过严就极有可能发生兵变。当然想劫掠也要分场合，这时候李孝恭和李靖就保持了清醒，坚决制止了这种不顾大局的行为，宣布说梁军将士各为其主并没有罪，不得追究责任。当时江陵虽然投降，但梁国各路援军已有十余万人赶到江陵附近，萧铣只要再多坚持几日，战局其实就可以改写。
如今虽然是大局已定，但如果唐军在江陵作出赶尽杀绝的行为，周围这十余万梁军只怕就不可收拾。由于李孝恭和李靖保持了克制，江陵城内秋毫无犯，消息传出，梁国旧将放下心来，各地纷纷主动投降，此后唐军几乎兵不血刃而占领了梁的全部领地。李靖佐助李孝恭出师，仅用了两个月的时间，即消灭了江南最大的割据势力后梁，战功卓著，唐高祖诏封他为上柱国、永康县公，赐物二千五百段。攻取江陵的战斗历程，表现出了李靖杰出的军事才干，他进一步得到了唐高祖的倚重。战事刚一结束，即擢任为检校荆州刺史，命他安抚岭南诸州，并特许承制拜授。这年十一月，李靖越过南岭，到达桂州(今属广西)，派人分道招抚，所到之处，皆望风归降。大首领冯盎、李亮度、宁真长皆派遣子弟求见，表示归顺，李靖承制都授以官爵。于是连下九十六州，所得民户六十余万。自此，“岭南悉平”。高祖下诏劳勉，授任岭南道抚慰大使，检校桂州总管。李靖以为南方偏僻之地，距朝廷遥远，隋末大乱以来，未受朝廷恩惠，若“不遵以礼乐，兼示兵威，无以变其风俗”，遂率其所部兵马从桂州出发南巡，所经之处，李靖亲自“存抚耆老，问其疾苦”，得到当地人民的拥护，于是“远近悦服”，社会安定。
武德六年（公元623年）八月，辅公佑趁杜伏威去长安“出差”，发动江淮军叛唐自立，自称皇帝，国号宋，以丹阳为都城，淮南江东等杜伏威旧地全部脱离唐朝，辅公佑同时四处出击以扩大地盘。李渊为之震怒，急调各地精兵前往镇压。由于七月时突厥发动进攻，李建成和李世民都被派去巩固北部边境还没回来，所以这次军事行动就以李孝恭为主帅（李管辖的军区在现江西一带，便于出兵），考虑到李孝恭与李靖的长期合作历史，从岭南紧急召回了李靖担任副帅，二李之下还有李世绩、张镇周等七员大将，这次出征的阵容可谓豪华。李孝恭在出兵前宴请众位大将，据说酒杯里的酒忽然变成了血红色，大家都莫名惊诧，担心是不祥之兆，李孝恭面不改色，声称那是辅公佑授首的预兆，随后将杯中液体一饮而尽，众将悦服。如果传说是真，可能是李孝恭为了鼓舞士气弄了杯葡萄酒来装样子，也可能是辅公佑派了奸细来吓唬人，不论如何，由于主帅李孝恭的豪迈表现，唐军在必胜的信心下出发了。
到武德七年春，唐军已压制了辅公佑的攻势，迫使辅转为防守。辅公佑沿江布防，派冯慧亮领三万水军驻扎在当涂县博望山，从梁山用铁索横亘长江，以阻断水路。；又派陈正通领三万步骑兵在青林山筑建月城坚守，抵挡唐朝陆军。江淮军素来剽悍，又占据水陆有利地形坚守不出，唐军多次进攻都无功而返。失利下李孝恭有些急躁，打算以主力绕路袭击辅公佑的都城丹阳，大概是想重演破萧铣的历史。李靖认为丹阳守军众多，城池坚固，以唐军的战斗力，即使是突袭也很难立即攻克，到时冯、陈两路人马回援，唐军就可能被包围在丹阳城下，袭击丹阳的计划太过冒险，不宜采用，因此坚决反对。二李商议后，觉得辅公佑精兵已尽在博望、青林，只要能消灭这些敌军，必然能使敌人士气崩溃，那时丹阳守军再多也无战斗力了。于是二李决定放弃袭击丹阳的方案，全力消灭眼前的敌军。辅公佑部的有利条件是占据地利，如果一直坚守不出，唐军确实无法取胜。
