武德四年(621年)正月，屈突通与赞皇公窦轨带兵巡营，猝与王世充军遭遇，交战不利，李世民即率玄甲队(由李世民选千余精锐骑兵，皆着黑衣黑甲，分左右队，由骁将秦叔宝、程知节、尉迟敬德、翟长孙统领，号称玄甲队。每次冲锋陷阵，李世民都披上黑甲亲率玄甲队作为先锋，伺机进击，所向披靡，敌人畏惧。)驰赴救援，大败王世充军，俘其骑将葛彦璋，斩俘6000余人，王世充逃回洛阳。
　　二月十三日，李世民移军青城宫(今洛阳市西北)，营垒未就好，壬世充即率军2万出洛阳方诸门，凭借旧马坊墙垣沟堑，依托谷水抵御唐军。唐诸将皆惧。李世民登北魏宣武帝陵观察敌情，见王世充悉众而出，遂抓住战机，命屈突通率步卒5000渡谷水进击，并令其“兵交则纵烟”。交兵后，屈突通令部下放烟，李世民见烟起，亲率骑兵南下，与屈突通合力奋击。王世充也率部殊死抵抗，其部多次被唐军冲散，又迅即聚合。双方激战半日，王世充被迫退兵。李世民纵兵追击，直到城下，斩俘7000人(一说斩俘8000人；一说斩数千人，俘5000余人)，趁势包围洛阳。王世充只得据城自守。
　　在三年十一月，唐军将要围攻洛阳时，王世充便派使者向窦建德求救。窦建德遂于四年三月率10余万大军西援洛阳，进屯虎牢(今河南荥阳西北汜水镇西)东广武山，并在板渚(今河南荥阳高村西北牛口峪附近黄河南岸)筑宫，与王世充相呼应，威胁唐军侧背。面对洛阳坚城未下、窦军骤至的危急情况，李世民召集众将商议对策。屈突通、和萧璃、封德彝等多数人认为：“吾兵疲老，世充凭守坚城，未易猝拔，建德席胜而来，锋锐气盛，吾腹背受敌，非完策也，不若退保新安，以承其弊。”( 《资治通鉴·卷第一百八十九》)但李世民最终采纳了宋州刺史郭孝恪、记室薛收的建议，决定扩大战役范围，采用围城打援的战法，以求“一举两克”。命屈突通随齐王李元吉继续围困洛阳，亲率精兵步骑3500人进驻虎牢。同时李世民还将自己的卫兵半数兵力分给屈突通，以保护李元吉。
　　五月，李世民在虎牢之战中全歼窦建德援郑大军，唐军主力旋即回师洛阳，王世充见大势已去，被迫于五月初九率太子、群臣等2000余人投降。此战的胜利，为唐最终统一全国取得了关键性的胜利。屈突通论功第一，不久拜陕东大行台右仆射，镇守洛阳。
　　几年后，召屈突通回朝拜为刑部尚书。屈突通以不熟悉法律条文为由，再三辞谢，后转为工部尚书。
　　从太原起兵到统一全国过程中，李世民屡建奇勋，威望很高，并形成了以秦王府谋士和勇将为核心的实力雄厚的政治集团，屈突通即为其中一员，对太子李建成构成严重威胁。李建成为保住太子地位及皇位继承权，与齐王李元吉结交，共同反对李世民。李世民得知李建成欲於为李元吉饯行时杀害他，遂与文臣武将商议，决定先发制人。武德九年(626年)六月四日清晨，李世民率屈突通、长孙无忌、尉迟敬德、房玄龄、杜如晦、宇文士及、高士廉、侯君集、程知节、秦叔宝、段志玄、张士贵等发动玄武门(长安太极宫北面正门)政变(参见玄武门事变)，伏杀太子李建成、齐王李元吉。初七，李渊立李世民为皇太子。玄武门之变后，李世民担心洛阳发生动乱，派屈突通驰赴洛阳，以检校行台仆射之职镇守洛阳。
　　八月初八，李渊退位。初九，李世民即皇帝位，是为唐太宗。十月，唐太宗大封功臣，屈突通因功赐封食邑六百户。
　　贞观元年(627年)，行台制度被废除，屈突通为洛州都督，进左光禄大夫。贞观二年(628年)，屈突通病逝，享年七十二岁。唐太宗痛惜良久，赠予尚书右仆射，谥忠。屈突通有二子：屈突寿、屈突诠，屈突寿袭爵。后唐太宗至洛阳，想起屈突通的忠节之事，拜屈突诠为果毅都尉，并赐予粮食布帛表示抚恤。屈突诠后官至瀛州(治河间，今属河北)刺史。屈突诠子屈突仲翔，唐中宗神龙年间(705—707年)亦为瀛州刺史。
　　贞观十七年(643年)二月二十八日，唐太宗命人画二十四功臣图于凌烟阁，皆真人大小，屈突通名列其中，位于第十二名。
　　贞观二十三(649年)年，屈突通与房玄龄配列太宗庙庭；唐高宗永徽五年(654年)三月十四日，高宗李治重新追赠屈突通为司空。