苦战的十几名大将列入处决名单，李绩泣请，以自己家财爵位换这位老哥们一命，由于先前差点被单雄信杀掉，李世民坚执不允。李绩无奈，与单雄信诀于大狱。单雄信埋怨他，“我固知汝不办事”。李绩大哭，用刀从腿上割下一块肉给单雄信吃掉，说“本来想随仁兄一起死，但谁来照顾你的家人呢。此肉随兄入地下，以表我拳拳真情。”单雄信死后，李密如家人般照顾他的妻子儿女，确是千古义气的典范。
贞观十五年，拜李绩为兵部尚书，还未赴京上任，薛延陀部又侵扰李思摩部落。李绩获唐廷委任为朔州行军总管，率轻骑三千追薛延陀于青山，大败敌师，斩名王一人，俘五万多人。（薛延陀部为匈奴别种，为铁勒族，对唐朝时叛时附）。回朝后，李绩遇暴疾，药方上讲治此病鬍鬚灰可以做药引。唐太宗听说后，自剪鬍鬚，为李绩和药。儒家礼仪，身体髮肤受之父母，一般人都不会轻易损伤，何况九五天子，亲剪“龙鬚”为臣子做药引，诚为千古美谈。（明太祖朱元璋把大便晒干后也分赐臣下，还得让臣下谢恩大讚这种烘干的“黄龙汤”，显然就是暴虐王八蛋所为，是朱家天子的一贯作风，同唐太宗此举相去十万八千里）。李绩叩首见血以谢，感动得一塌糊涂。太宗说：“吾为社稷计耳，不烦深谢！”不久，君臣宴饮，太宗醺然对李绩 讲：“朕将以太子託付于您。您往年不负李密，今日必不会负朕。”李绩雪涕，誓以必死。俄而沉醉，太宗亲解御衣为这位勋臣盖上以免着凉，如此宠遇，古今罕有。
贞观十八年，李绩跟从太宗伐高丽，攻破辽东、白崖等数城。贞观二十年，又率军大破薛延陀部，平定碛北。