李靖仅以三千骑兵，以迅雷不及掩耳之势攻取定襄，威震大漠。
时值严冬，颉利可汗逃到铁山（在今内蒙古境内的阴山之北），极为窘迫，于是派遣特使到唐朝首都长安向李世民求和，表示愿意归附。其实这只是颉利的缓兵之计，他想等到第二年春暖之后，草青马肥，再与唐军大战。
李世民答应与颉利讲和，并派鸿胪卿唐俭为使者到铁山抚慰突厥部众。
李靖此时正驻扎于白道（今内蒙古默特左旗），送走路过此地的唐俭，李靖即对部下说：“颉利虽败，其众犹盛。若逃至大漠以北，联合回纥、薛延陀等族众，再想消灭就难了。今皇上诏使至其处，颉利必会宽心，不再防备。若选精兵一万，带二十天的口粮，迅速袭击，颉利可不战而擒。”
当时还有将领对此有些疑虑，认为皇帝已经答应与颉利议和，而且也派出了和谈使节唐俭，如果对颉利发动突然袭击，有抗旨之嫌。再说，唐俭已到突厥营地，如果突袭颉利，则唐俭性命休矣。
李靖解释说，皇帝并没有专门下诏令大军暂停进攻，作为大将，应根据战场形势决定攻守事宜。只要能彻底消灭突厥，此时也顾不得唐俭了。
于是，李靖亲率一万精兵随唐俭之后北进，至阴山全歼突厥的一队巡逻骑兵，而后神不知鬼不觉地靠近颉利的营帐。此时颉利因李世民答应与其讲和而洋洋自得，忽闻唐军从天而降，仓促之间难以集合兵力迎战，只得骑上一匹千里马逃跑了。
没过几天，成为孤家寡人的颉利可汗便被唐军俘虏。李靖此次袭击颉利的战术，与韩信袭齐之战如出一辙，亦是乘敌不备发动突然袭击，一举击溃敌人的有生力量。至此，突厥部众十五万人、牲畜数十万头，皆为唐军所获。自阴山至大漠的广大地域，遂划入唐朝的版图。
李靖在明知李世民已经答应与颉利可汗讲和的情况下，审时度势，果断给敌人以突然袭击，一战即从根本上解决了突厥之患，其功甚伟！李靖此举，是对兵法上说的“将在外，君命有所不受”的最佳诠释。毕竟与敌国谋和，接受敌国的求降，远不如彻底消灭之干净利落。这也肯定正中李世民的下怀。
李靖凯旋后，李世民果然非常高兴，说：“李陵以步卒五千绝漠，然卒降匈奴，其功尚得书竹帛。靖以骑三千，蹀血虏庭，遂取定襄，古未有辈，足澡吾渭水之耻矣！”
太上皇李渊闻讯也很高兴，叹道：“汉高祖困白登，不能报；今我子能灭突厥，吾托付得人，复何忧哉！”
消灭东突厥，这是李靖为唐朝立下的一大功劳，也是自古以来汉族与北方民族作战所从未有过的丰功伟绩。从此，唐朝北方边境安然无事，人民安居乐业。李世民的“贞观之治”，振兴国内经济策略的顺利实施，应该说首先得益于李靖的赫赫战功。
突厥颉利可汗部落覆灭后，唐朝顿时威震八方，周边少数民族部落纷纷向唐朝称臣，尊唐太宗李世民为“天可汗”。李世民实际上成了“天下共主”。
唐高宗与西突厥的边境争夺战
臣服于唐朝的突厥部落出尔反尔，公元649年，唐太宗去世，西突厥的阿史那贺鲁部落借机反叛，击败了草原上的乙毗射匮可汗部落，侵犯唐朝边疆上的庭州轮台县（今乌鲁木齐）和蒲类县（今木垒县）等地。
公元656年唐高宗以程知节（即程咬金）为行军大总管，率兵西征，大败西突厥于鹰娑川（今巴音布鲁克草原）。。
公元657年，唐高宗以苏定方为行军大总管，率领萧嗣业等唐军将士、婆闰等回纥将士，翻越阿尔泰山由北道进军；派归附唐朝的西突厥将领阿史那弥射和阿史那布真为流沙道安抚大使，带领突厥将士沿天山北麓向西进军。两路大军讨伐阿史那贺鲁。结果，阿史那贺鲁被俘，西突厥汗国灭亡。阿史那贺鲁被高宗赦免，留长安居住。
至此，唐朝与西突厥的边境争夺战告一段落。唐玄宗与后突厥的边境争夺战唐朝与突厥的战争竟然延续到唐玄宗时代，真是让后人想不明白。唐玄宗元年至四年（公元742年—公元745年），唐与回纥、拔悉密、葛逻禄三部合作进行了消灭后突厥汗国的战斗。