在李世民亲赴虎牢关与窦建德对峙周旋的同时，唐军在洛阳外围的军事行动和王世充政权的瓦解速度显着加快。 至武德四年（621年）三月，在唐军强大的军事压力和政治招抚下，王世充控制的河南、山东广大地区出现了雪崩式的归降潮。
重要的州郡如： 管州（郑州管城，今郑州）、汴州（今开封）、 豫州（今汝南）、亳州（今安徽亳州）、 随州（今湖北随州）、许州（今许昌）、 颍州（今安徽阜阳）、邓州（今邓州）、 宋州（今商丘睢阳）、潞州（今山西长治）、 荥州（今荥阳）、汴州（今开封）、 洧州（今尉氏）、杞州（今杞县）、 夏州（疑为误，或指附近某州）、陈州（今淮阳）等相继归附唐朝。
关键城池如： 显州（州治今河南泌阳）总管田瓒举所部二十五州降唐；尉氏（今尉氏）守将时德叡举所部杞、夏、陈、随、许、颍、尉七州降唐； 王世充的徐州行台（辖区长官）杞王王世辩也遣使归降。重要的关隘和军事据点如： 虎牢关（此时在唐军手中）、轘辕（今偃师东南、登封西北的重要关隘，由王君廓攻克）等亦落入唐军控制。 这些州县的丢失，意味着洛阳彻底失去了外围的所有屏障和物资补给来源，陷入了绝对的、绝望的孤立。
因此，至武德四年（621年）三月，秦王李世民自武德三年七月开始的对洛阳包围，已持续了八个月之久。 通过深挖壕堑、广筑营垒构建的严密包围圈，结合“围城打援”的灵活战术，辅以外围州县的纷纷归降，唐军已将王世充牢牢困死在洛阳孤城之中。
洛阳城内粮尽援绝，景象惨不忍睹，百姓饿殍遍野，士兵亦濒临崩溃。除了粮食匮乏之外，一匹绢只能换到三升小米，十匹布才能换到一升盐，衣服饰品、珍宝古玩，便宜得像泥土草芥一样。
等到百姓们把草根树皮都吃光了，就一起捞取河沟里的污泥，沉淀后拌上一点点米屑做成泥饼来充饥，结果，食用泥饼的百姓没多久就身染重疾，身体浮肿，脚软无力，饿死和病死的尸体在道路上互相枕压着。
当初，隋义宁元年（公元617年）四月，为抵御李密率领的瓦岗军对东都洛阳的猛烈围攻，时任洛阳留守、后被拥立为皇泰主（即隋恭帝杨侗）下令，将洛阳城中的百姓强行迁入宫城（即隋朝东都洛阳的核心皇城宫殿区，如紫微城）避难，当时总计迁入了约三万户人家。然而，待到秦王李世民大军围困洛阳城（武德三年末至四年初）时，经过连年战乱与此次残酷围城的消耗，宫城内的幸存者已锐减至不足三千户。
城内粮绝，景象凄惨。即便是那些地位显赫的公卿大臣，也沦落到连粗糙的麦麸都吃不饱的地步。而像尚书郎（尚书省的低级官员）这类品级更低的官吏，更是处境艰难。由于极度缺乏劳力，加上饥饿导致大量人员死亡，他们常常被迫亲自用肩膀扛、用头顶着，搬运沉重的守城物资、或是同伴尸体的悲惨场景。在这样极端恶劣的环境下，不断有人因饥饿和劳累而倒下，最终饿死。
面对洛阳城内日益严峻的饥荒和人间惨剧，郑帝王世充的应对策略愈发显得残酷而徒劳。他已经看到军心民心的动摇是致命的，因此首要之务便是以铁腕维持对军队和残余民众的绝对控制。他严令守军加强对宫城及内城各处的巡逻警戒，尤其是粮仓重地，凡有哄抢粮食或私下议论投降者，一经发现，立斩无赦。甚至对因极度饥饿而濒临崩溃、行动稍有迟缓的士兵，督战军官也常施以鞭笞乃至处决，企图用恐怖的高压政策压制任何可能的叛乱火苗。
与此同时，王世充并未放弃对城内士绅大户的搜刮。尽管这些人家中存粮也早已耗尽殆尽，他仍不断派出亲信爪牙，以“为国捐输”的名义进行最后的勒索，哪怕只能搜刮到些许谷糠麸皮，也要优先供给他的核心卫队和高级将领，以维持最基本的战斗力。为了维系渺茫的希望并转移城内军民对饥饿的注意力，王世充还组织起最后的资源，举行了几次规模浩大的祈神仪式，祭告天地祖宗，宣扬“天佑大郑”、“援军将至”的论调，试图用虚幻的承诺和神灵的威慑来麻痹痛苦不堪的臣民，延缓崩溃的到来。
然而，城内惨状日甚一日，死亡枕藉的消息不断传入宫闱深处，即使是王世充最核心的圈子也弥漫着绝望的气息。一日朝会，宫室之内寒气逼人，群臣面如菜色，形销骨立，朝班稀稀落落。王世充强打精神，环视阶下，声音嘶哑地问道：“城中粮秣，尚能支撑几日？窦王（指窦建德）援兵，可有确信传来？”
负责粮秣簿记的官员颤抖着出列，眼神中充满了恐惧，声音细若游丝道：“启禀陛下……宫仓、太仓……皆已见底。近日所食，唯以树皮、浮泥拌些许陈年谷壳……军中亦多有杀马充饥……恐……恐难再支旬日。”
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