Tuy nhiên, Lưu Vũ Chu đã tự mình tiến hành chiến dịch chống Đường vào cuối mùa xuân năm 619, quân Đông Đột Quyết đóng vai trò phụ trợ. Vào mùa hè năm 619, ông tiếp cận Thái Nguyên- khi đó đang do Tề vương Lý Nguyên Cát trấn thủ. Lý Nguyên Cát phái tướng Trương Đạt (張達) đi chống Lưu Vũ Chu, Trương Đạt chỉ được giao một đội quân nhỏ song cũng miễn cưỡng phải đi, kết quả bị Lưu Vũ Chu đánh bại. Trương Đạt oán giận Lý Nguyên Cát nên đã đầu hàng Lưu Vũ Chu và dẫn Lưu Vũ Chu đến chiếm Du Thứ (榆次, nay thuộc Tấn Trung, Sơn Tây). Ngay sau đó, Lưu Vũ Chu bao vây Thái Nguyên. Lý Nguyên Cát ban đầu có thể đẩy lùi được Lưu Vũ Chu, song ngay sau đó Lưu Vũ Chu đã chiếm Thạch châu (石州, nay gần tương ứng với Lữ Lương, Sơn Tây) và Giới châu (介州, nay thuộc Tấn Trung). Tiếp theo, bộ tướng của Lưu Vũ Chu là Hoàng Tử Anh (黃子英) đã đánh bại và bắt được các tướng Đường là Khương Bảo Nghị (姜寶誼) và Lý Trọng Văn (李仲文), song hai tướng này sau lại trốn thoát khỏi doanh trai của Lưu Vũ Chu.

Cùng lúc đó, Lưu Vũ Chu nhận được thêm hỗ trợ từ Tống Kim Cương (宋金剛)- một thủ lĩnh nổi dậy khác. Tống Kim Cương đánh không lại Đậu Kiến Đức nên đã chạy đến chỗ Lưu Vũ Chu, Lưu Vũ Chu cho rằng Tống Kim Cương là một tướng tài nên phong làm Tống Vương và ban cho nhiều phú quý, thậm chí tặng cho Tống Kim Cương một nửa tài sản của mình. Sau đó, Tống Kim Cương đã ly dị với chính thất và kết hôn với muội của Lưu Vũ Chu. Tống Kim Cương sau đó đề xuất với Lưu Vũ Chu rằng trước tiên nên chiếm Tịnh châu (并州, tức Thái Nguyên) và sau đó tiến về phía nam để chiếm thêm đất đai, tìm cách thống nhất Trung Nguyên.

Đường Cao Tổ đã phái hữu bộc dạ Bùi Tịch suất một đội quân lớn đến đánh quân Lưu Vũ Chu. Bùi Tịch tiến đến Giới châu vào mùa thu và bao vây thủ phủ Giới Hưu (介休) do Tống Kim Cương trấn thủ, kết quả chiến bại. Sau trận chiến đó, Lưu Vũ Chu lại tiếp cận Thái Nguyên, Lý Nguyên Cát đã bỏ thành và chạy về Trường An. Sau đó, Lưu Vũ Chu rời đô từ Mã Ấp đến Thái Nguyên. Tống Kim Cương cũng chiếm được Tấn châu (晉州) và Quái châu (澮州)- hai châu này nay thuộc Lâm Phần, Sơn Tây, Bùi Tịch không chống lại được. Đường Cao Tổ sửng sốt và tính đến việc từ bỏ hoàn toàn Hà Đông (tức vùng phía đông Hoàng Hà- tỉnh Sơn Tây ngày nay), song hoàng tử Lý Thế Dân phản đối, tình nguyện dẫn quân đến giao chiến với Lưu Vũ Chu. Đường Cao Tổ sau đó cho Lý Thế Dân suất quân hướng về chỗ Lưu Vũ Chu đóng quân.