密进入北山，埋伏在山谷之中。他命令全体将士马要喂饱，人要吃好，黎明时分进逼李密的部队。李密出兵应战，队形还没摆好就打起来了。王世充埋伏的骑兵发起冲锋，居高临下，冲向李密的营地，放火焚烧他的军营，李密大惊，须臾之间，瓦岗寨的队伍四处逃散，他手下的大将张童仁、陈智略投降了。王世充大喜，一鼓作气，乘胜追击打下了偃师，李密无奈，只能逃跑退守洛口。
李密逃走后，其在虎牢关、虹霓关等地方的守将纷纷向王世充投降，王世充全部占领了李密原来的地盘，势力范围从洛阳一城猛然扩展到整个河南。王世充同时还得到了李密部下的张童仁、陈智略、等名臣大将，手下因而人才济济，拥兵五十万，极为强大。王世充击败李密后，皇泰主封王世充为太尉，开太尉府，朝中事务无论大小都决于太尉府，王世充在官署门外张贴了三份布告：一份招聘文才学问足以帮助处理政务的文职人员，一份招聘武艺超群敢于冲锋陷阵的武职人员，一份招聘善于审理冤案、疑案的司法人员。从此呈递书函当面介绍以推荐或自荐的，每天都有几百人，王世充一概亲自考核，殷勤慰问款待。他爱搞小恩小惠，从上至下直到部队的普通士卒，都用夸饰动听的言词进行引诱。当时的有识之士见他口是心非，断定他怀有二心。有一次，王世充在皇泰主跟前吃他赏赐的食物，回家大吐一场，怀疑是食物中毒造成的，从此以后不再朝见皇泰主，跟他不打照面了。他还秘密派遣云定兴、段达向皇泰主禀奏：要求赐给他衣服、朱户、纳陛、车马、乐器、虎贲、斧钺、弓矢、秬鬯等共计九种器物，发出了夺取政权的信号。
大业十三年十一月，皇泰主被迫封王世充为相国，统管百官，封为郑王，如数赐给九种器物。有一个法号叫桓法嗣的道士，自称善于解释占卜图书，于是呈上《孔子闭房记》，图画为一个男人手持竹竿赶羊，解释道：“隋朝，皇帝姓杨。干一嘛，合起来是个‘王’字。王在羊后，预示相国取代隋朝当皇帝。”接着拿出《庄子人间世》和《德充符》两篇呈递给王世充，解释道：“上篇谈‘世’，下篇谈‘充’，这就是相国的名嘛，预示您应当恩德遍布人间，顺应符命当天子。”王世充十分高兴，回答他：“原来这是上天的旨意啊。”于是拜了两拜，接过了图谶，立即任命桓法嗣为谏议大夫。王世充又捕捉各种鸟雀，把写好所谓符命的帛系在它们的颈子上，一只一只地放飞。打下这种鸟雀前来进献的人，也授予官职头衔。段达、云定兴等人把这些符命送进皇宫对皇泰主面前，展示着说道：“天命不是
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