建议，命他率领五千精兵，夜袭王世充的粮道。李积率军潜行三日，在邙山脚下设伏，一举击溃了王世充的运粮队，缴获粮草数万石。王世充得知粮道被断，果然军心大乱，没过几日便开城投降。战后，李世民对李积说：“此次破洛阳，你的功劳最大——若不是你截断粮道，我们不知还要耗费多少兵力。”
这时，窦建德率领十万大军前来救援王世充，在虎牢关与唐军对峙。李积向李世民建议：“窦建德大军远道而来，锐气正盛，不宜正面交锋。我们可坚守虎牢关，拖延时日，待他粮草耗尽、锐气衰减，再出兵突袭，必能大胜。”李世民依计而行，坚守二十余日，待窦建德军心涣散时，李积率领精锐骑兵从侧翼突袭，窦建德大军顿时溃败，窦建德本人也被俘虏。
经此两战，唐朝基本统一了中原地区，而李积“多谋善断、用兵稳健”的军事风格，也在此时正式形成。他从不打无准备之仗，每一次作战前，都会详细侦查敌军的兵力、粮草、地形，制定周密的计划；作战中，他从不贪功冒进，总能根据战场形势调整战术；战后，他又善待俘虏，安抚百姓，因此不仅能赢得战争，更能赢得民心。
贞观元年（627年），唐太宗李世民继位，唐朝进入了“贞观之治”的盛世。但此时的唐朝，仍面临着来自北方的威胁——东突厥。东突厥是当时漠北最强大的游牧民族，颉利可汗继位后，多次率领骑兵南下入侵，甚至在贞观元年冬天，趁唐朝国力未稳，率军逼近长安，唐太宗被迫在渭水桥上与颉利可汗签订“渭水之盟”，才暂时化解了危机。
贞观三年（629年），唐朝国力已逐渐恢复，唐太宗决定反击东突厥。他任命李靖为定襄道行军总管，李积为通漠道行军总管，率领十万大军，兵分六路，北上征讨东突厥。临行前，唐太宗对二人说：“突厥多次入侵，践踏我边疆，残害我百姓，此次出征，务必一举将其平定，让北方边境永享安宁。”
李积接到命令后，并没有立刻率军北上，而是先派人深入漠北，侦查东突厥的动向。他得知颉利可汗因内部矛盾，已将主力撤至漠南的白道川（今内蒙古呼和浩特西北），且粮草不足，军心不稳。于是，他向李靖建议：“颉利可汗虽撤至漠南，但仍有精锐骑兵数万，若我们正面进攻，他必逃往漠北，届时再追便难了。不如由您率领精骑夜袭定襄，吸引颉利的注意力，我则率军在白道川设伏，堵住他的退路，这样便能将其全歼。”
李靖采纳了李积的计策，于贞观四年（630年）正月，亲率三千精骑，从马邑出发，夜袭定襄。颉利可汗猝不及防，以为唐军主力已到，仓皇率领残部向北逃窜，直奔白道川。而李积早已率领大军在白道川设下埋伏，待颉利的军队进入包围圈后，李积一声令下，唐军从四面杀出，东突厥军队顿时大乱。
颉利可汗见势不妙，想率领亲信突围，却被李积亲自率军拦住。李积在阵前对颉利说：“大唐天子仁厚，若你束手就擒，可保你性命；若你顽抗到底，今日便是你的死期。”颉利见大势已去，只得下马投降。此役，唐军共俘虏东突厥部众十余万，缴获牛羊数十万头，东突厥汗国从此灭亡。
战后，李靖与李积率军返回长安，唐太宗亲自到城外迎接，对二人说：“昔年汉武帝派遣卫青、霍去病征讨匈奴，花费数十年时间，才勉强将匈奴击退；如今你们二人仅用数月时间，便平定了东突厥，古之韩、白、卫、霍，岂能及也！”随后，唐太宗封李积为英国公，食邑一千五百户。
而李积在平定东突厥后，并未居功自傲。他将缴获的牛羊全部分给士兵，将俘虏的东突厥部众妥善安置，让他们在漠南定居，从事农业生产。许多东突厥贵族感激李积的善待，纷纷请求归附唐朝，唐朝的北方边境从此迎来了数十年的和平。
贞观年间，李积不仅在军事上屡立战功，在政治