占领木底城之后，黄明祯乃继续向东，剑指国内城。
国内城是高句丽迁都平壤之前的都城，为都城四百多年。其与高句丽第一个都城纥升骨城（今辽宁桓仁县五女山城）、尉那岩城（后称丸都城），相互依托，共同组成高句丽的国内城防线。
这里也是高句丽首相渊太祚的老巢，渊太祚在此统御高句丽的北方部落，并与高元分庭抗礼。
此时从木底城通往国内城的道路有两条，一条是北道，地形平阔；一条是南道，地势险要狭窄。此时隋军人马、装备众多，众人都想走北道。
黄明祯对众人说道：“木底城失陷的消息瞒不了多久，渊太祚肯定会知晓我军东进一事。其据常情忖度，必定认为我军会走易行的北道，防御上肯定是重北而轻南。我军当以精兵由南道攻击，出其不意，直袭国内城，迫使渊太祚与我军决战。另外派遣偏师由北道进发，吸引高句丽人注意，即使遭受挫折，但他们的腹心已经溃败，四肢便无能为力。”
黄明祯乃以刘黑闼为先锋，亲率三万五千人从南道出击，又命蒙陈其率领五千人从北道出发，攻打国内城。
果不其然，渊太祚听到木底城失陷的消息之后，大吃一惊。闻听隋军前来，便亲自率领五万人马在北道迎战，又命其弟渊全净率领羸弱的士兵防备南道。
不出黄明祯所料，刘黑闼所部长驱直入，一路势如破竹，击破渊全净所部，攻打到国内城五十里外的地方。
渊太祚闻听消息之后大惊，马上回师救援国内城。
黄明祯趁机在渊太祚回援之路设下了埋伏，刘黑闼亲率骑兵先行冲击高句丽的战阵，所到之处高句丽军均遭挫败。高句丽的军阵骚动，隋军乘势攻击，高句丽军队大败。
此战渊太祚折损近万人，阵亡大将二十多人，狼狈逃回国内城。
隋军两路会师，乃进抵国内城下。
渊太祚一边向四周求援，一边撤往丸都山城。
国内城和丸都山城共同组成高句丽的前都城。原本的高句丽中枢系统平日里居于国内城，到了战时便迁往丸都山城。
丸都山城地形险峻，是沿山势走向构筑的城墙。渊太祚虽然兵败，但在丸都山城居高临下，又兵力充足，黄明祯始终不能破。
黄明祯围攻丸都山城二十多日不下，便下令收缴国内城府库中历代积累的财宝，又掳掠城中大批人口，并焚毁了高句丽的宫室。
但渊太祚眼看无动于衷。
黄明祯最终没
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