李渊派西河公张纶、真乡公李仲文派兵攻打，刘季真自知不敌惧而投降，授石州总管，赐姓李氏，封彭城郡王。唐武德二年（619年）刘季真见刘武周派遣部将宋金刚攻下于浍州，相持不决，至此山西除浩州（今山西汾阳）外，大部尽归刘武周部。刘季真认为唐朝大势已去，又改投降刘武周。在宋金刚被李世民击败后，刘季真亡奔高满政，反被杀害。