大业九年（613）三月，在第一次征辽失败的九个月之后，杨广又一次踏上了征服高句丽的征程。第二次征辽对于当时的大隋情况来说是应该是一个矛盾的选择，因为它有要与不要的必然。
首先说不要的原因，其一，第一次征辽已经让高句丽承受了巨大的压力，是它处于一种崩溃的边缘，很难再承受大隋的再一次雷霆之击；其二，相对于大隋来说是一小国的高句丽居然打败了自己，这对于杨广建立的大隋天朝世界体系是一种致命的打击，这将严重影响大隋在突厥、西域以及周围各小国的统治威信，这是大隋尤其是杨广不能承受的。再说不要的原因，其一，因为第一次的出征失败已经让从大业初积累的国内矛盾爆发，天下的部分百姓已经由于超重的劳役活不下去了，这时的大隋百姓需要时间与空间休养生息；其二，第一次出征的惨败把大隋帝国的几十万精锐部队彻底的留在辽东，大隋已经没有那么多那么精锐的部队参与再次的大规模战役，强征军队来再次征战只会让国内的矛盾更加激烈，势必加剧国内危机。
大业九年（613）正月，杨广就开始筹划二征高句丽。这次他下足了血本，正月初二，杨广就下令各地继续向辽西运粮；初三，下令募集骁果从军，这里所谓的骁果，即民间有勇力又想在马上谋取功名之人。因为在第一次的辽东大战中，大隋镇国的三十万府兵精锐丧失殆尽，所以这次不得不以金银来募集勇士；正月23日，杨广大赦天下，允许死囚去辽东立功赎罪；正月25日，下令回家过年的将士们前往涿郡集结……经过数月的全面征召，杨广再次募集了数十万大军，兵进辽东。
二次征辽，杨广在出兵的路数上并没有什么新的招数，部署和第一次差不多一样，陆路照样以宇文述（宇文述被杨广允许带罪立功）为主帅，杨义臣为副帅，率大军渡鸭绿江直赴平壤。水路仍由来护儿率舟师从东莱（胶东半岛）海路进发，期与宇文述合兵平壤。杨广照样在后督战，其他各路分道出击，攻掠高句丽的城池。和第一次不同的是“听诸将便宜从事”，杨广收回了军事进止必须奏报，不需前线诸将专擅的命令。
大战开始，王仁恭他率军进到新城(今辽宁抚顺北），高句丽军数万背城结阵，王仁恭仅率1000劲骑扑阵冲击，将敌阵冲垮。高句丽军退回城中，婴城拒守，王仁恭乃指挥后续大军四面围攻，军威甚盛，战报传到行在所，杨广大悦，遣舍人往王仁恭营劳问，赐以珍宝。
面对来势汹汹的隋朝大军，高句丽方面则仍然采取坚壁清野，据城坚守的战术，大业九年（613）年四月，杨广亲率后路大军开到辽东城下，向辽东守军下了最后通谍：“如不投降，城破之日，鸡犬不留！”投降意味着亡国的高句丽辽东守军很是顽固的回书道：“唯愿一战！”
火大的杨广亲自重新布置围攻，攻防战斗打得无比惨烈。为克城立功，隋将郭荣甚至“亲蒙矢石，昼夜不释甲胄百余日”。面对面前久攻不下的辽东城，杨广十分焦急，为鼓舞士气，身为一国至尊的杨广经常亲临战场鼓舞士气。杨广亲临战场，深受鼓舞的隋军将士无不拼命攻城。其中骁果用冲梯攻击城池，冲梯长达十五丈，一名叫沈光的骁果爬至冲梯顶端，在城墙边与敌人交战，短兵相接，杀了十几个人。敌兵将他打落城墙，还没有掉到地上，正好碰到冲梯上垂下的绳索，沈光抓住绳索又爬了上去，这一幕被亲临前线的杨广看见了，对他的豪壮感到惊异，后召他前来朝见，见面之后对他非常喜欢。当天就拜他为朝请大夫，赏赐宝刀良马，经常把他带在身边，关系逐渐亲密。
亲临前线看到自己的军队将士无比奋勇杀敌，同为诗人的杨广诗兴大发，他在辽东城下写下《白马篇》诗一首，歌颂征辽战上：
白马金具装，横行辽水傍。
问是谁家子？宿卫羽林郎。
犀六属铠，宝剑七星光。
山虚弓响彻，地迥角声长。
宛河推勇气，陇蜀擅威强。
轮台受降虏，高阙翦名王。
射熊入飞观，校猎下长杨。
英名欺卫霍，智策蔑平良。
岛夷时失礼，卉服犯边疆。
征兵集蓟北，轻骑出渔阳。
集军随日晕，挑战逐星芒。
阵移龙势动，营开虎翼张。
冲冠入死地，攘臂越金汤。
尘飞战鼓急，风交征旆扬。
转斗平华地，追奔扫带方。
本持身许国，况复武力彰。
会令千载后，流誉满旂常
诗中描写的骁果战士应募从军，血战沙场，为国立功，名留青史，正是像沈光等应募骁果的真实写照。从杨广的诗歌里可以看出杨广对于自己的将士以及未来的战局充满着自信与必胜的信念。
在辽东城下，攻城的隋军用飞楼、樘、云梯、地道四面俱进，但是高句丽守城的军民随机应变，顽强抵抗。隋军攻了20多天后仍没能攻下。杨广于是命令士兵造布囊百余万个，装满土，一袋一袋地推成阔30步，高与城齐的布袋人道，使士卒可以登而攻城。又命丁匠赶造八轮楼车，更高出城墙，可以俯射辽东城内。隋军在城外围了一层又一层，用人海战术，连续进攻，势在必得。辽东城危机四起，眼看就要顶不住了。
在杨广亲自指挥围攻辽东城的同时，隋其他各路大军也在按计划向高句丽国内纵深进军，宇文述、杨义臣率军再次进至鸭绿江边。來护儿的水军也齐集东莱海角，张帆待发。高句丽在隋数路大军的猛烈进攻下，其势“口蹙”，高句丽可以说到了危亡之秋。如果不出意外，杨广就可以胜利结束辽东战局，威慑住周边各部，然后隋朝进入杨广的“当销锋散牛马”休养生息时代，那么历史将会为这个伟大而强盛的王朝欢呼。然而，就在这胜利可期之际，高句丽人的运气来了，杨广的意外发生了。
大业九年（613）年六月，就在杨广围攻辽东的关键时刻，已故楚国公杨素之子，在后方督粮的礼部尚书杨玄感在河南黎阳（今浚县）聚众谋反。凭借强大的政治号召力，四方纷起响应，短短时间内就聚众十余万人，迅速兵临洛阳城下，对隋帝国的政治中枢构成了严重威胁。杨玄感是杨素的儿子，累世尊显，在朝文武多是其父当年属下将吏，影响力很大，自从他继承了楚国公的爵位后，门下贤者云集，英才无数，连观德王之子杨恭道、名将韩擒虎之子韩世谔，和少年时即有才名、世袭蒲山郡公的李密都做了他的幕僚。杨玄感相貌英伟，文武双全，颇有枭雄之材，少年时即名满天下。当年曾随宇文述一同西征吐谷浑，战功卓著。转任地方大吏后，察纠贪污，弹劾奸佞，治下歌舞升平。这样一个既会治国，又懂得兵略的人在后方造了反，无疑是心腹大患。而且杨玄感这次的造反时机选择得非常好，也非常歹毒，大隋倾国之兵都随杨广远征辽东，国内空虚，叛军只须将征辽大军堵在长城之外，与高句丽人前后夹击，百万大军就有全军覆没之危。而且杨玄感是此次东征的总押粮官，大军的后续粮草都握在他手中，征辽大军完全有可能在饥饿之下全军覆没。原本经过数月苦战，隋军在辽东本已渐渐占据优势，但突如其来的内乱却让百万大军突然陷入了粮草断绝、腹背受敌的窘境。杨广功亏一篑，被迫放弃唾手可得的胜利，急急撤军回去平叛，大批辛苦征集来的军用物资和粮食也被迫丢弃。
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