在吕州的战略价值方面考虑，如前文所述，吕州地理位置重要，交通便利，且周边有一定的物资基础。寻相退逃至吕州，可以利用吕州的地理优势，重新组织军队，补充物资，等待时机再次与唐军作战。同时，吕州也便于他们与刘武周的其他部队取得联系，协同作战。
其次便是寻相部为了躲避唐军追击，当时，唐军士气高涨，紧追不舍。寻相为了避免被唐军包围歼灭，选择退逃至相对安全且有防御能力的吕州。吕州的地形和防御设施可以为他们提供一定的保护，使其能够暂时摆脱唐军的追击，喘息休整。
哪知，秦王李世民亲率大军随后便追击而来。
武德三年四月，秦王李世民在河东柏壁之战中击溃宋金刚主力后，率军展开迅猛追击。其首要目标之一便是收复战略要地吕州（今山西霍州）。吕州地处汾河河谷，控扼南北交通，此时被刘武周部将寻相占据，成为宋金刚溃军北逃的重要据点。
寻相率残部退守吕州城，利用霍邑故城（西汉霍邑县治）的险要地形布防。城北依霍山，南临汾水，城墙经隋末加固，易守难攻。
李世民的大军一路疾驰，马蹄扬起的尘土遮天蔽日。先锋部队很快抵达吕州城下，将这座城池围了个水泄不通。吕州城墙高大坚固，城墙上寻相的士兵们严阵以待，弓弩手拉满了弓，紧张地盯着城下的唐军。
李世民率轻骑日夜兼程追击，至吕州时兵力约万余，多为精锐骑兵，但因连续作战已显疲态。随军将领包括李世积、秦叔宝、程知节等。
李世民骑在高头大马上，观察着吕州城的防御情况。他身旁的将领们纷纷请战，程咬金大声说道：“秦王，这吕州城虽险要，但我军士气正盛，定能一举拿下！”
李世民微微点头，目光坚定地说：“吕州乃战略要地，寻相在此负隅顽抗，我等必须速战速决，不可让其有喘息之机。”
李世民深知强攻损耗巨大，故命李世积率前锋佯装散乱，在城下叫阵辱骂。寻相见唐军“疲惫”，以为有机可乘，遂开城门率五千步骑出击。
李世积策马阵前，横槊大喝：“寻相鼠辈！太原已失，宋金刚亡命漠北，尔等困守孤城，何不早降！”
寻相怒而应战，两军交锋之际，李世民亲率玄甲精骑从侧翼山谷中突然杀出。
李世民身披黑甲，持弓率先冲锋，玄甲军“如墙而进”，寻相部阵脚大乱。唐军以骑兵分割战场，将敌军逼至汾水河滩。
混战中，程知节(程咬金)挥斧砍翻敌将，对秦叔宝喊道：“叔宝！擒了寻相，头功归你！”
秦叔宝应声突阵，所持马槊“折断复易，所向披靡”。
寻相见势不妙，率亲兵回撤闭城，但唐军轻骑已尾随溃兵冲入城门。混战中，城门守将被秦叔宝刺落马下，唐军趁势夺门。
城头箭雨如蝗，李世民挽弓连射三名敌卒，厉声喝道：“先登者，赏千金！”士卒蚁附登城，血色浸透霍邑残垣。
随着战鼓擂起，唐军开始发起总攻。士兵们抬着云梯，冒着箭雨冲向城墙。有的士兵被箭射中，惨叫着倒下，但其他人毫不畏惧，继续攀爬云梯。
程咬金一马当先，挥舞着大斧，砍向城墙上的守军。他大声吼道：“兄弟们，跟我冲，拿下吕州城！”
士兵们受到鼓舞，个个奋勇争先。
然而，寻相早有防备，他在城墙上安排了大量的滚木礌石。当唐军接近城墙时，滚木礌石从城墙上倾泻而下，砸得唐军士兵人仰马翻。一时间，城下惨叫声不断。
李世民见状，立刻调整战术。他命人制造了简易的盾牌，让士兵们在盾牌的掩护下继续前进。同时，他让弓弩手集中火力，压制城墙上的守军。在唐军强大的攻势下，城墙上的守军渐渐招架不住，退入城内展开巷战。
至日暮，吕州城内巷战结束。寻相率百余骑从北门溃逃，遗弃辎重、旗帜无数。此战唐军斩首三千级，俘获士卒、粮械甚众。
寻相已趁乱军逃出吕州城，沿汾河谷地奔介休，欲与宋金刚残部会合。
吕州之战虽规模不大，却彻底切断了刘武周集团南逃的退路。李世民借此战完成对河东走廊的封锁，迫使宋金刚残部困守介休，为次日的雀鼠谷歼灭战奠定胜局。此役亦彰显李世民“以疲示敌，后发制人”的战术风格，以诈败诱敌脱离坚城，再以精锐骑兵一击决胜。
吕州之战的硝烟散尽后，李世民立于城头，遥望北疆。汾水呜咽，血色残阳中，他抚剑自语：“河东底定，天下脊背已安。”此战不仅是军事上的胜利，更标志着李唐政权基本已扫清北方威胁，从此可全力经略中原。
读者朋友们，揭开大唐盛世帷幕的历史纪