而杜伏威的投降，对于李渊而言，更是一个天大的惊喜。
当时的李渊，正苦于和王世充、窦建德两家死磕。对于杜伏威的投降，自然给予了足够的尊重。在李渊的支持下，杜伏威最终战胜了李子通，被李渊授以诸多高位。当时在唐朝内部，比杜伏威身份更高的，只有三个人：李渊、李建成、李世民。就连李渊的亲儿子李元吉，地位都不如杜伏威。
再后来，投降了李渊的杜伏威，像是一下子开了窍一样。很快打败了李子通，以及江南的另一个割据势力沈法兴。到了武德四年年底，不但李渊正面击溃了王世充和窦建德，杜伏威这边，也基本统一了整个江淮地区。而且，就在李渊和王世充、窦建德正面硬磕的时候，他派出的一支偏师，由李孝恭和李靖率领，还拿下了南方最强大的萧铣。
至此，李渊统一天下之势，已经势不可挡了。
武德五年，在李世民击溃刘黑闼之后，李家的地盘，终于和杜伏威正面接壤了。到了这个时候，整个天下唯一还对李家有威胁的，就是杜伏威本人了。杜伏威虽然已经称臣，但到底还没有被李家接管。而这时的杜伏威，倒也识趣，直接上书请求入朝。收到来信的李渊，也是大喜过望。于是，武德五年七月，杜伏威抵达长安。至于他的本部势力，则是由他的义子王雄诞统领。
如果可以继续这样发展的话，杜伏威的晚年，说不定就可以在长安享尽荣华富贵，自身也成为李唐开国最大的一个功臣了。
但是，就在杜伏威抵达长安一年之后，情况再次发生了变化。
当年曾和杜伏威一块起义的辅公祏，曾是杜伏威最好的朋友。但是，随着起义军势力的逐渐壮大，国无二主，杜伏威自然也就只能防着点辅公祏，让辅公祏逐渐失去了大权。而在杜伏威远赴长安之后，辅公祏趁机重掌大权，然后宣布再次起事。
旧部起事，对于身在长安的杜伏威来说，自然是如坐针毡。而在这件事发生之后，杜伏威更是突然暴毙。按照史书的记载，杜伏威死亡的原因，是因为吃所谓的长生药，给自己吃死了。但这里面，到底有没有李家下的黑手，后世就不得而知了。
一代枭雄，终于结束了自己的一生。
尾声杜伏威死后，江南起事的辅公祏，很快就被李家击败，然后抓了俘虏。
辅公祏投降后，竟然向唐军揭发，杜伏威才是此次谋反的主谋。而当时杜伏威已经身死，自然无法再被问罪。但就算这样，李渊还是除掉了他所有的官爵，没收了他的家眷。
直到贞观元年，李世民上位之后，才给杜伏威平反，以吴国公之礼重新下葬，其子继承了他的爵位。
