這些將領聽到李聽的條件後，來了精神，打下的地盤自己也有一份，表示願意配合唐軍進攻龍泉府。
李聽布置得當後，留下少量部隊守備顯德府，率領兩萬多唐軍主力還有一萬多投降的渤海仆從軍，向龍泉府進攻。
經投降的渤海軍將領介紹，渤海國在龍泉府隻有三萬左右的軍隊，根本不是唐軍的對手，那些渤海仆從軍熟悉地形，願意充當先鋒，引導唐軍向龍泉府進發。
龍泉府比顯德府略大，但是經過威虎嶺和顯德府兩次戰役，渤海軍損失慘重，精銳喪失大半。關鍵的是，渤海軍內對唐軍產生了嚴重的畏懼心理，手中的弓箭根本打不過唐軍的火器。
唐軍到達龍泉府後，先圍城，然後向渤海國下達最後通牒，要求渤海國王退位，國家一分為五，選出親唐的王族或大臣任國王，而後全部投降唐朝，宣誓效忠，每年納貢。
麵對生死存亡時刻，渤海國王大言義動搖了，在眾臣的勸諫下，決定接受唐軍的條件，投降唐軍。
渤海國投降以後，國王大言義被廢，其弟大明忠接任其中靠近唐朝的一個西部小國的國王。
前麵投降的渤海將領莫閭赤被授予以龍泉府為中心的小國的國王，另一個投降的渤海將領薩明盧被任命為靠近東南方向的一個小國國王，渤海外兩個小王，李聽決定讓他們自己去爭取。
李聽在龍泉府投降的渤海軍中，選出兩個親唐的渤海將領，讓他們各帶1.5萬渤海軍，分彆配五千人的唐軍，其中渤海軍在前方攻擊，唐軍在後方監督和支援。
兩支軍隊從龍泉府出發，末日厚率軍向西北的室韋（今嫩江流域）進發，寧布黎率軍向東北的黑水靺鞨（今黑龍江中下遊）進發，誰能順利征服一個區域，誰就回來擔任國王。
李聽在派出兩路軍隊後，派人將廢掉的國王大言義及其家人送到平州，然後由平州派人送到長安，自己帶領剩下的平遼軍留在龍泉府，鎮守渤海國及其以北區域。
按照李聽的理解，這兩個渤海將領，手裡有兵，又有唐軍支援，對於打室韋和黑水靺鞨應該沒有多大問題。
室韋和黑水靺鞨比渤海國更靠北，也更落後，基本處於部落割據狀態，兩支部隊出發後，開始東征西討，降服各個部落。
末日厚率軍在窮山惡水之間奔波了好幾個月，終於在元和9年冬季征服了室韋，回到渤海國順利擔任西北部的國王。
但是，寧布黎卻起了叛心，由於渤海國與黑水靺鞨同屬靺鞨族，他們沆瀣一氣，暗中勾結，突然聯手襲擊監督他們的5000唐軍。
5000唐軍不敵，損失了近1000多人，而後被迫南撤回龍泉府，向李聽報告情況。
李聽這次又被擺了一道，氣得要吐血，由於天氣太冷，無法用兵，隻能等到來年春季再出兵。
元和十年2月下旬，李聽留下部分兵力守衛龍泉府，率領2萬人，沿著牡丹江往東北方向進發。
寧布黎聽說唐軍來討伐，明知不是對手，帶著部隊東躲西藏，一直逃到黑水下遊。
李聽沿途抓了不少黑水靺鞨的部落首領，對他們嚴刑拷打，終於打聽到寧布黎所部的活動區域。
唐軍一路追擊，終於在4月上旬，將寧布黎所部逼到鬆花江與黑水的交彙處，此處三麵鄰水，寧布黎所部無處可逃，被迫與唐軍對戰。
李聽下令，往死裡打，唐軍也被這股反複無常的叛軍惹毛了，對他們猛烈進攻，瘋狂射擊。部隊損失過半後，寧布黎開始慌了，命人打白旗投降。
李聽想，你想投降就投降，想叛亂就叛亂，拿爺當猴耍呢，今日答應你投降，往後這股人如果再叛亂，自己就該撞牆死了。
李聽命令部隊，繼續進攻，不留活口，唐軍也對這股叛軍恨意十足，用更加密集的火力射擊這股叛軍，這些叛軍這時徹底怕了、悔了、晚了！
最終，除了少數人跳江遊過鬆花江，逃出生天，包括寧布黎在內的一萬多叛軍，全部殞命在此，最後全部被扔進江裡喂魚。
李聽認為，鬆花江與黑水的交彙處（今同江），是黑水靺鞨的中心地帶，留了3000兵力鎮守此處，而後率領其他部隊回到了龍泉府。
劉光顏率領鎮北軍與平遼軍分開以後，在遼河附近短暫停留，穩定新征服的區域，劉光顏待幽燕道掌控遼河以西的區域後，向東渡過遼河，進入安東都護府的轄區。
安東地區就是漢魏時期的遼東，公孫度曾在此地建立漢人政權，招徠了大量的漢人到此地居住，曾經一度興盛，在東北地區拓展了漢人勢力。
但是，在魏國大將司馬懿的征伐下，公孫政權被消滅，大量支持公孫政權的漢人被殺，其他漢人百姓被司馬懿強令遷往內地，遼東地區一下子就空虛了，鮮卑人、契丹人、靺鞨人、高句麗人趁虛而入，遼東成為各民族的雜居之地。
在唐朝征服遼東以前，這裡是高句麗王國的區域，高句麗王國滅亡以後，其遺民仍在，成為遼東人數最多的民族，掀起過多次叛亂。
唐朝鎮壓叛亂後，設立了安東都護府，但是由於漢人數量不多，僅靠少量軍隊難以形成穩固的統治。
劉光顏帶領鎮北軍從遼河往東進發不久，到達遼東城，安東都護陳中師早已在此迎候。陳中師將劉光顏一行迎入遼東城，好生招待，酒足飯飽之後，陳中師開始劉光顏介紹遼東的情況。
陳中師說：“我朝在高宗皇帝時，曾經聯合新羅擊敗高句麗、百濟，在高句麗舊地設立安東都護府，後來新羅趁唐朝內亂，侵占了不少領土，安東都護府隻能退到浿江以北地區。近些年朝廷勢力衰微，安東一帶的高句麗舊部蠢蠢欲動，我們安東都護府隻能實際管理遼河以東的幾個小州，其他地區的高句麗人隻是名義上向都護府臣服，實際上已經處於半獨立狀態。你們來的正好，可以把那些高句麗殘餘勢力掃除乾淨，再去打新羅。”
劉光顏也不客氣：“皇上一直牽掛邊疆地區，前麵一直忙於處理藩鎮問題，後麵又打吐蕃、回鶻，這次派我們鎮北軍過來，就是徹底解決東北的問題。你可以把幾個不服管的高句麗地方勢力告訴我，我自會率軍掃平，打完他們我再去打新羅。”
陳中師立即來了勁頭：“目前對我們威脅最大的，是原高句麗王族後裔高發武，此人利用原高句麗王族的身份，招降納叛，在高句麗舊都丸都城（今吉林集安）建立了勢力，他明麵上臣服大唐，實際上聚集了好幾支高句麗勢力，約有兵力兩萬人，隨時可能反叛，必須要予以剪除。”