武德六年（公元623年）正月，唐军乘胜追击、势如破竹，李建成统领大军在馆陶再度大破刘黑闼残军。经此一役，刘黑闼麾下兵马死伤殆尽、彻底崩盘，再也无力抵挡唐军攻势，只能率领寥寥残部狼狈北逃，企图依托边境之地苟延残喘、伺机再起。
李建成、李元吉二人当即调配一千精锐骑兵，驻守永济渠要道，扼断刘黑闼北逃退路，同时派遣轻骑精锐持续追击，突袭逃亡中的叛军残部。疲于奔命的刘黑闼残兵全无抵抗之力，再度被唐军击溃，刘黑闼孤身率少数亲信仓皇逃窜。
为杜绝后患、生擒贼首，李建成下令猛将刘弘基统领精锐骑兵日夜兼程、穷追不舍，死死咬住逃亡的刘黑闼残部。此时的刘黑闼众叛亲离、走投无路，麾下士卒逃散殆尽，身边仅剩寥寥数人跟随，粮草断绝、进退无门，彻底陷入绝境。
其麾下饶州刺史诸葛德威眼见大势已去，深知刘黑闼败局已定，不愿再陪其覆灭，遂心生降唐之意。诸葛德威假意出面迎接、安抚穷途末路的刘黑闼，暗中设下埋伏，趁其不备将其诱捕生擒，随后将刘黑闼及其残余亲信悉数押送唐军大营，归降朝廷。
至此，为祸河北、作乱一年有余的刘黑闼之乱彻底平定。随后，李建成下令将刘黑闼斩杀于洺州，彻底肃清了这股反复作乱的河北叛党，安定了动荡经年的河北局势，让饱受战乱的河北百姓得以重归太平。
纵观整场平叛战事，世人多有片面之论，认为李建成月余平叛不过是坐享其成、捡拾残局，实则有失公允。不可否认，李世民、李世勣此前数年征战，重创刘黑闼嫡系精锐，极大消耗了叛军有生力量，为后续平定叛乱奠定了重要基础。但刘黑闼之所以能死灰复燃、再度作乱，核心在于此前平叛只重武力剿灭、不重民心安抚，胁从者心存畏惧、无处安身，故而屡平屡叛。
而李建成此番出征，最大的功绩不在于武力攻坚，而在于治本除根。他摒弃了过往严苛杀伐的平叛方式，采纳魏征怀柔攻心之策，以宽仁收服人心、以恩德瓦解叛党，彻底化解了河北军民的抵触之心，消解了叛乱滋生的土壤。刘黑闼引突厥乱民、尽失民心的败局是既定事实，但若无李建成精准的攻心谋略、宽大的安抚政策，叛军必然会残部盘踞、反复作乱，河北战乱不知何时方能终结。
短短月余时间，李建成以最小的伤亡代价，彻底根除了困扰朝廷数年的河北叛乱，安抚流民