另一伙被王建德打败的叛军来投奔刘武周，刘武周的军队人员又多了起来。紧接着刘武周奇袭楼烦郡，拿下了汾阳宫，把宫里的美女作为献礼送给了突厥可汗，收到的回礼是一匹突厥可汗自己骑的战马。刘武周受到这番鼓励，再接再厉拿下了定襄。

突厥为了能够早日进攻中原，打算扶持地方势力。现在刘武周自己找上门来，突厥当然不会放弃这个机会，在刘武周得胜后，就赐下了定杨可汗的称号。刘武周接受了突厥的封号，并自称为皇帝。刘武周与突厥一起合作攻打太原。太原不仅物产丰富，而且是入关中的必经之地。他们一路势如破竹，逼得李元吉狼狈地携带家眷逃回了长安。李唐王朝的发源地就这样落入了刘武周的手中。他又命令部下进攻山西其他重要城市，整合了山西的军阀势力，最后大部分的黄河东岸都掌握在刘武周的手中。李渊震怒，决定夺回被刘武周抢去的领地。他派李世民率领军队去攻打，双方对峙半年，谁都没有打败谁。李世民想办法毁去了刘武周的粮食，最终刘武周因为军粮不足，只能狼狈地带着500兵马投奔突厥。可是突厥看到了李唐的强大，选择与李唐合作。 刘武周发现了这个秘密，被他的盟友杀死了。