讨叛将王德仁，以报其杀房彦藻之仇。徐世积击败王德仁，迫使其投降唐王李渊。[14]徐世积守黎阳仓，宇文化及率军四面攻城，形势危急。李密亲领五百骑兵驰援，徐世积亦从城中向外挖地道，忽然现身城外。两军里应外合，大败宇文化及，迫使其解围而去。[15][16]此年，太府卿元文都等拥立越王杨侗（皇泰主）在洛阳称帝。皇泰主派使者赦免李密等人，徐世积被重新授为右武侯大将军，受命讨伐宇文化及。[13][17]归顺李唐武德元年（618年）十月，李密被王世充击败，聚集余众归顺唐朝。李密原来所统领的属地都由徐世积接管。[18]武德二年（619年），徐世积对长史郭孝恪说：“魏公（李密封魏国公）已经归附大唐，如今这里的人民土地，是属魏公所有，我如果上表献出它们，就是借主人的失败得利，自己为自己邀功，用来求取富贵，是我认为耻辱的。现在应当一五一十地记录州县的名称数量和军民的户口，全部报告魏公，让魏公自己献给朝廷，这样就是魏公的功劳了。”[19]他于是派使者致信李密。使者初到朝廷，李渊听说徐世积没有奏表，只写信给李密，颇感奇怪。待到使者把徐世积的本意告知李渊，李渊才大悦道：“徐世积感怀主人的恩德、推辞功劳，确实是纯臣。”下诏封他为黎阳总管、上柱国，封莱国公。又加授右武候大将军，改封曹国公，并被赐姓李氏，“附宗正属籍”，再赐良田五十顷、上等宅第一所。徐世积自此改名李世积。[20-22]不久后，李渊命李世积统领河南、山东的军队抵抗王世充。[23]九月，河北军阀窦建德进攻相州，山东道安抚大使、淮阳王李神通率军逃至黎阳。[24]十一月，窦建德攻陷黎阳，李盖（即徐盖，此时已被赐姓李氏）与李神通、魏徵、同安公主等人一同被俘。李世积率领数百骑兵渡河撤离，但因李盖被俘，只得返回投降。窦建德将李盖作为人质，仍让李世积镇守黎阳。[25][26]李世积想要归顺唐朝，但又担心此举将祸及其父。他私下与郭孝恪商议后，决定先为窦建德立功，取得其信任，再行图谋。不久后，李世积在获嘉袭败王世充所部，多有斩获，窦建德因此对他颇为亲近。[27]李世积在取得窦建德的信任后，成功劝说他亲征河南，企图借机将其杀死。但窦建德的妻子产子，他因此迟迟