武德三年，李孝恭又献计进攻萧铣的割据政权，李渊非常欣赏他的计策，任命其为信州总管，进爵为王，并改信州为夔州，他广造大船，教习士兵水战，准备进攻萧铣。
李孝恭尽召巴蜀地区首领子弟收录任用，对外表示引荐擢用，而内心是将他们作为人质。
武德四年，李孝恭被任命为荆湘道行军总管，统率水陆十二支军队从夷陵出发，击破荆门、宜都二镇之兵。
这时，萧铣的骁将文士弘率数万精兵驻守在附近的清江。李孝恭大兵一到，即想进击。李靖劝告他说：“文士弘，是萧铣的健将，士卒精锐骁勇，现在荆门刚刚失守，他把精锐兵力全都派出来迎战，这是救败的军队，恐怕锐不可挡。我们应当暂且把战船停泊在长江南岸，不与敌人交锋，等到他们士气衰落，然后出击决战，一定能攻破敌军。”
李靖的避其兵锋，挫其锐气，然后一战可擒的战术是很正确的，但李孝恭由于连战告捷，错误地估计了敌人的力量，没有听从他的劝告，遂命李靖留守军营，自己率兵出战。
果然不出李靖所料，双方一交战，孝恭军大败，即逃奔南岸，损失很大。文士弘获胜以后，即纵兵四出抢掠，兵士肩扛手提，多有收获。李靖见敌军队伍大乱，遂不失时机，迅即指挥唐军出战。文士弘军一时难以收拢，措手不及，结果被唐军打得落花流水，被杀及溺水而死者将近一万人，获得舟舰四百余艘。
《旧唐书》记载：铣将文士弘率精兵数万屯清江，孝恭欲击之，靖曰：“士弘，铣之健将，士卒骁勇，今新失荆门，尽兵出战，此是救败之师，恐不可当也。宜自泊南岸，勿与争锋，待其气衰，然后奋击，破之必矣。”孝恭不从，留靖守营，率师与贼合战。孝恭果败，奔于南岸。贼舟大掠，人皆负重。靖见其军乱，纵兵击破之，获其舟舰四百余艘，斩首及溺死将万人。
攻下夷陵之后，李靖又马不停蹄，率轻骑五千为先锋，直奔南梁都城江陵，李孝恭率大军继后。李孝恭带领大军继续进攻，李靖又击败萧铣的骁勇大将杨君茂、郑文秀，俘获士卒四千多人，攻克江陵外城，接着又占领水城，缴获了大批舟舰，解开战舰放于江中。
诸将说：“所获船舰应当为我军所用，弃船就会资助贼寇，这样做是为了什么呢？”孝恭说：“萧铣的辖境，南至岭表，东达洞庭，地势险要战士众多，如今萧铣沿江镇守将士众多，如城未攻下而援兵到来，我军就会内外交困，舟船虽多，又有何用？如今萧铣已败，不会马上进兵，往返打听情况，就可延缓其救兵，那么我军就能顺利地攻下江陵了。”不久萧铣救兵到达巴陵，见空船，果然迟疑不进。
萧铣自度救兵难于急至，就对属下说：“天不助梁，数次亡国。如果战至力屈而降，唐军必因军士死伤而大杀城内百姓。怎能因为一人之故而使百姓遭殃呢。现在城池还未被攻拨，我先出降，可能会保全民众。众人失我，何患无君！”
于是他亲自巡城下令投降，守城军士都号哭不已。萧铣祭拜太庙后，率官吏赴李孝军门请降：“当死者惟有我萧铣，百姓无罪，请勿杀掠。”李孝恭把萧铣用囚车送至京师。
《旧唐书 》记载：孝恭召巴蜀首领子弟，量才授用，致之左右，外示引擢，而实以为质也。寻授荆湘道行军总管，统水陆十二总管，发自硖州，进军江陵。攻其水城，克之，所得船散于江中。
诸将皆曰：“虏得贼船，当藉其用，何为弃之，无乃资贼耶？”孝恭曰：“不然，萧铣伪境，南极岭外，东至洞庭。若攻城未拔，援兵复到，我则内外受敌，进退不可，虽有舟楫，何所用之？今铣缘江州镇忽见船舸乱下，必知铣败，未敢进兵，来去觇伺，动淹旬月，用缓其救，克之必矣。”铣救兵至巴陵，见船被江而下，果狐疑不敢轻进。既内外阻绝，铣于是出降。