王世充的地盘十分有限，这就直接导致一个明显的问题∶没有粮食。李密占着大粮仓，粮草富裕得很。 王充就建议用布匹和李密交换粮食。 李密不同意， 可部下的邴元真等人想从货物贸易中谋取私利，不断来劝李密答应。李密最后点头同意了。
之前，东都洛阳缺粮，许多人都失去了信心，不断有人归降李密。每天都有数百人逃出洛阳，投奔瓦岗军。现在，洛阳源源不断获得粮草，人心稳定了下来。李密见每天来归降的人越来越少，后悔死了，随即又下令禁止卖粮食给洛阳。
李密也有李密的困难。他的地盘内没有武器库，士兵们的装备得不到及时补充与更新。同时李密下达的战斗命令越来越多，给予的赏赐越来越少。为了招降纳叛，李密对前来归降的人很重视，待遇很高，相对冷落了老部下。渐渐地，李密在瓦岗军内的声望下降了。许多将十开始抱怨李密。
618年九月，王世充觉得时机成熟，倾城而出，招李密来决战。
李密仓皇应战，遭到大败，从金墉城只率万余人逃向洛口仓。李密部将裴行俨在冲杀之中中流矢坠马。程咬金已经跑远，见状返身前去营救。他连杀数人，逼退了追兵，抱起裴行俨上马撤退。程咬金的战马载不动两个人，跑得特别慢，很快就被王世充军追上。程咬金不忍将裴行俨丢下，迟疑间被一枪刺中，长枪穿胸而过。程咬金忍住剧痛，回身折断长枪，一把将执枪之人斩于马下。如此壮举，吓得追兵纷纷勒马远看，不敢继续追赶。程咬金两人终于安全返回本军。
李密逃入洛口仓，与守军邴元真合兵一处，要和王世充再战。李密与众人商议后，决定等王世充的部队渡洛河之时，半道截击。上天不保佑瓦岗军，李密派出去的侦察骑兵不称职，没有把握住时机通知李密。等瓦岗军整军出战的时候，王世充已经全军安然渡过洛河了。
李密知道打不过，主动带军逃跑。邴元真投降，将洛口仓献给了王世充。
在李密阵营中的苏威也跟着投降了王世充。苏威回到了洛阳，这里本来就是他的家。苏威位极人臣的时候，就把府邸安在了洛阳，妻子和儿子的墓穴也在洛阳。
李密连连惨败，部众越走越少。他想逃往黎阳据守。镇守黎阳的人
是徐世绩。有人就对李密说∶"当初杀翟让之际，徐世绩差点被砍死。听说内伤在现在还没有治好，内心不安。您率领败军去黎阳，万一徐世绩居心不良，您就很危险了。"
李密一听有理，放弃了北奔黎阳的打算。
当时王伯当驻守河阳，李密就渡过黄河来到河阳。
李密此时的情绪很差，对王伯当说∶"兵败了! 这么多年来，辛苦诸君了。我今日自刎，以谢众人。"部下都哭成一团，不敢正视李密。
李密提不起自杀的勇气，说∶"感谢诸君一直跟随我，我这就去关中。虽然我没有尺寸之功，心怀愧疚，但投降李渊。诸君还能保住宣贵。"
部下府掾柳燮表示赞同，说∶"昔日刘盆子投降东汉，安享晚年。明公与唐朝皇室宗族有关联，虽然不是唐朝起义人员，但是在东都洛阳缠住了隋朝的主力部队，为唐公李渊不战而据京师建立了大功。"众人也都表示同意。
李密于是西入长安，投降唐朝。
李密入关之后，周边尚聚集了两万精兵和文臣武将。李渊对李密主动投降，大喜过望，亲自率领唐朝百官出城相迎，慰劳再三，封李密为邢国公，拜光禄卿。
李密降唐后，黎阳的徐世绩成为关东瓦岗军残余势力的首领。瓦岗军的残部还控制着南起淮河，北到河北，东起黄河，西至洛阳的广大地盘，部队不下十万人。这些领土和军队都听从徐世绩的指挥。
徐世绩面i临着重大选择，既可以取代李密成为二方枭雄，也可以将地盘和军队作为筹码投靠唐朝换取富贵。他对部下说∶"这些人口土地都是魏国公（李密）的，我奉命把守而已。魏国公现已降唐了，我们也应该降唐。"
有部下就建议徐世绩以自己名义把土地和部队献给李渊，换取更大的荣华富贵。
徐世绩拒绝说;"如果我直接给李渊上表纳土归降，就是利用魏国公落败之机为自己邀功。如此行为令君子不齿。我应该先把土地、户籍交给魏国公，由他献上。"
于是，徐世绩派人向长安方向投降。李渊听说徐世绩派人来了，以为是向自己投降来了，结果发现徐世绩依然是以臣礼向李密上表，李密再拿着徐世绩控制的军队和土地投降。
李渊不禁感叹道∶"徐世绩真是千古罕见的忠臣与君子!"李渊感动之余，封徐世绩为莱国公，依然掌管东方瓦岗军的残部;并特别赐姓"李"。徐世绩从此改名为"李绩"（避秦王李世民的名讳，去掉了"世"字）。
李渊对留在长安的李密开始很友好，很厚待，把表妹独孤氏嫁给了他。后来礼数就慢慢淡薄了下去。李密当的光禄卿又是个虚职，没什么实权，平日里遭遇其他实权官员的刁难和"吃拿卡要"。
李密比较在山东的风光，内心不平起来。他私下对王伯当说："我占据洛口的时候，曾经想任命崔君贤为光禄卿，不想现在自己当了光禄卿。"此时山东瓦岗军I部出现了不稳迹象，李密便与王伯当商量谋划逃出关中，自立为王，从头开始。王伯当不同意，但拧不过李密。
于是李密借口要去收抚山东旧部归降李渊，得到李渊同意后，和王伯当等人准备东出潼关，回归关东。武德元年十二月（619 年1 月）李密与王伯当行至途中的熊耳山遭到唐军埋伏，双双被杀。
李密之死成为隋末唐初历史的一大疑案。有人认为是李密等人中途造反自立的行迹非常明显， 被唐朝地方官府杀死的，有人认为是李渊一直暗中提防李密。听说李密要回山东，将计就计，在途中安排了伏兵，一举杀掉李密及其亲信。
当时李绩还握有重兵据守黎阳。 李渊派人带着李密的脑袋去向李绩说明情况。李绩奏请收葬李密，让旧主子头身合一全尸安葬。李渊同意了，李绩操办了李密的丧事，三军缟素，办得很风光。李绩将李密用君礼安葬在黎阳山西南五里，坟高七仞。
李密在关东地区影响很大，有一批铁杆粉丝。在李密的葬礼上，有许多人悲伤哭泣，直至呕血