渤海人自知打不過唐軍，本來以為讓給唐軍一些地盤，唐軍就會退走，沒想到唐軍繼續朝其中心地帶進發，徹底麻爪了。在渤海國，顯德府又稱中京，是僅次於龍泉府的存在，一旦丟失，其挨著的龍泉府也將不保，渤海人這次是沒法退了，隻能抵抗。
蛟河鎮與顯德府之間的威虎嶺，是一道天然的屏障，也是一道險關，渤海人準備憑借天險，與唐軍在此決戰，打退唐軍的進攻。渤海人集中了3萬精銳，在威虎嶺憑險固守，準備了大量的滾木礌石，設置了大批弓箭手，專等唐軍來攻。
唐軍剛開始發動試探性攻擊，上麵的滾木礌石就砸下來，堵住了前進道路。由於山路難行，李聽將大炮留在了扶餘城，隻帶了一些輕便的小炮和火槍、炸彈。
對於這種山間隘口，單純的小炮轟擊難以造成實質性的突破，李聽決定采取正麵牽製，側翼攻擊的方法。主力在正麵牽製敵軍，派出兩個千人的分隊，利用山間小路，翻山越到敵人側後，利用火槍和炸彈對敵軍發動攻擊。
渤海軍把主要防禦方向設置在了前方，麵對側後的攻擊缺乏有效手段，手裡的弓箭，不管是射程還是射速都難以和火槍對壘，隻能是被動挨打。
趁著渤海軍兩麵受敵，李聽在正麵也發起了攻擊，前麵由少量人員帶著護盾在前方開路，其他人員占領有利位置進行掩護，交替前進。仍有一些渤海軍往下投滾木礌石，唐軍的炮手、槍手專門盯著這些敵軍打，露頭就打，搞的山上的渤海軍死傷慘重。
在唐軍的前後夾擊下，山上的渤海軍陷入了困境，如果繼續死守可能有被困死的危險。為了保存有生力量，渤海軍利用地利的優勢，熬到了天黑，然後收縮兵力，在次日黎明進行突圍，沿小路朝顯德府狂奔而去。
平遼軍對地形不太熟悉，所以並不追趕，集中力量清理道路上的滾木礌石，然後迅速通過威虎嶺，直撲顯德府。在威虎嶺設伏的渤海軍逃到顯德府後，與城裡的守軍彙合，準備在這裡據城死守。
顯德府離龍泉府較近，是渤海國的戰略要地，渤海軍極有可能進行增援，李聽決定來個圍點打援。平遼軍留一半兵力圍困顯德府，一半兵力在顯德府東北方向渤海軍來援的必經之路上，選擇有利地形設伏。
顯德府是龍泉府的重要屏障，不得有失，渤海軍派出2萬多人過來增援，唐軍派出的斥候，立即回報李聽。
李聽率軍在一個山間的穀地早就埋伏好了人馬，待渤海軍到達後，唐軍各種火器齊發，炸彈也被扔出來，打的渤海軍死傷慘重。渤海軍本來還想恃勇衝擊過去，嘗試了幾次，根本不是對手，留下一堆屍體，狼狽逃回龍泉府。
援軍撤了，李聽留下部分兵力防止渤海軍二次增援，主力開始集中攻擊顯德城。顯德城共有4萬多渤海軍防守，但是除了弓箭之外沒有其他有效的反擊武器，隻能是依靠城池抵抗。
李聽讓平遼軍在距離城牆五六十丈左右的位置設置一道防線，炮手、火槍手在防線後對著城上的渤海軍射擊。
這個距離恰好是弓箭的射程之外，渤海軍射出的弓箭大部分掉落在半途，隻有極少數射過來也被盾牌擋住。經過小炮和火槍的連續密集射擊，城上的渤海軍死傷慘重，再也不敢露頭射擊。
唐軍采取兩人一組的方式進行搭配，一個人拿著大盾牌進行防禦，一個人拿著火槍在盾牌後射擊，兩人配合緩慢向城牆推進。
唐軍在推進的過程中，還是有一些渤海軍露頭用弓箭射擊唐軍，這時唐軍拿槍的士兵集中火力射擊露頭的渤海軍。誰露頭誰挨打，搞得渤海軍難以發起有效反擊，隻能眼睜睜的看著唐軍向城牆附近緩慢推進。
唐軍的攻擊梯隊在城門兩側地段聚集，打的城門兩側渤海軍隻能躲在城牆後側，這時唐軍推著撞車來到城門附近。有些渤海軍看到唐軍試圖破門，還想朝下麵扔石頭、火油，剛一露身，就被附近的唐軍來個集射，打成了篩子。
在城門外唐軍的保護下，幾十個唐軍推著撞車猛烈撞擊城門，經過多次衝撞，城門被撞開，唐軍拉出撞車，先是對著城門內一陣猛射，打退城門附近的渤海軍，然後組織人馬城門內進攻。
城內的渤海軍聚集在城門附近的建築後麵，拚命朝城門方向射箭，城門處的唐軍則用火槍向裡射擊，由於城門狹小，唐軍難以展開，被城內的渤海軍弓箭壓製住，難以有效推進。
李聽發了狠，乾脆調來不少火藥，埋在城門口兩側，而後撤出城門附近的唐軍。
唐軍點燃火藥後在遠處觀望，隻聽一聲巨響，城門兩側的城牆被徹底炸塌，城門上的渤海軍不是被炸死就是摔死。唐軍再用小炮對著城門附近的渤海軍一陣猛射，又射殺一批渤海軍。
看著城門附近反擊的渤海軍越來越稀少，唐軍再次組織兵力，越過倒塌的城牆向城內攻擊，相互配合著沿城內主乾道向前推進。
剛開始還是有些渤海軍射箭反擊，但是被唐軍密集的火力壓製，敢於反擊的渤海軍紛紛中槍倒地。隨著入城的唐軍越來越多，唐軍的火力越來越猛，渤海軍被迫退守到顯德府衙等幾個重要據點。
唐軍掃清其他地方的渤海軍後，將顯德府衙和其他據點層層包圍，不斷用火器猛射，府衙內的渤海軍支撐不住，最終被迫投降。
李聽拿下顯德府以後，為了減少渤海國後續的抵抗，決定采取懷柔措施，善待投降的渤海軍，並派人到龍泉府招降。
渤海國王大言義和眾臣商議後，覺得渤海國很難打退唐軍，決定有條件投降，就是渤海國以附屬國的身份向唐朝臣服。
按照朝廷的意見，投降的國家都是要肢解掉，不可能留下完整的國家，這樣即使臣服，後麵也可能反叛，李聽決定再打一仗，打掉渤海軍的幻想。
渤海國在顯德府的降軍，李聽決定進行收編，對他們開出了較好的條件，隻要是真心投降的將領，原級任用，願意加入唐軍序列的士兵，全部接收。
為了調動這些降軍的積極性，李聽跟降軍將領講明前景，後續唐軍消滅渤海國以後，會分解成好幾個小國，這些降軍將領可以各領一方，隻要向唐朝稱臣納貢即可。