深秋，河北大地霜降时节，窦建德自乐寿（今河北献县）誓师出征，亲率二十万大军沿永济渠北进。这支以河北子弟为主的军队分为三路，主力七万人经河间、鄚州（今任丘北）直扑幽州城南，旌旗蔽日之势惊动沿途州县；西路军五万由大将范愿统领，取道易县沿五回岭东麓迂回，既作疑兵牵制唐军，又防范太行山方向援军；东路军八万人则在曹旦指挥下控制桑干河（今永定河）南岸，自涿州至良乡构筑防线，既切断幽州与渔阳联系，又监视高开道可能自北平郡（今河北卢龙）来援的通道。
此番部署延续了窦建德\"分而不散\"的用兵传统，其\"行军有节，分合如臂使指\"。当夏军主力抵达幽州城南三十里扎营时，窦建德展现出其精于工事的特质。他在固安设置转运枢纽，征发十万民夫沿永济渠建立递运所，形成\"兵食相衔\"的补给体系，其军\"日运粟二千斛，车马络绎不绝\"。围城体系采用\"三面合围，网开一面\"战术，北面依托燕山天险仅置游骑警戒，集中二十座十丈楼车、数百辆尖头木驴猛攻南、东、西三门。为震慑守军，每日黎明擂动三十六面夔皮战鼓，\"声震百里\"的威势令后世军事家感叹\"夏军之盛，甲于河北\"。
同时，夏军充分运用其机动防御体系，骁将张青特率三万轻骑驻守良乡，既防范高开道西进，又警惕罗艺勾结突厥南下。桑干河上十二座浮桥昼夜通行，使东西两军声息相通。窦建德更是改良了攻城器械，云梯底部加装铁轮提升机动性，弩手配备\"燕尾炬\"专攻木制城楼。这些技术改良充分体现出\"器利则兵强\"的战争智慧。
幽州城内，铜壶滴漏将尽三更，李艺解甲踞坐虎皮榻，手中摩挲着半枚残箭，正是半年前窦建德大军射入城楼的箭镞。烛影里，这位赐姓宗亲的悍将突然攥紧箭杆，大声说道：\"诸君听真，夏贼二十万已过桑干河！\"
行军司马温彦博疾趋舆图前，腰间算袋叮当作响，道：\"斥候来报，贼军分三路而来。范愿部五万抵易水，曹旦八万屯涿州\"他忽以青竹杖重重点向城南：\"窦建德亲率楼车百乘，距城不足三十里！\"
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