唐太宗抓住这个时机，派出李靖、徐世勣等四名大将率领大军十多万，由李靖统率，分路出击突厥。
李靖是唐朝初年有名的军事家，精通兵法。他在隋朝末年归附唐朝，在唐朝统一战争中，立了不少战功。
公元630年，李靖亲自率领三千精锐骑兵，从马邑出发，趁颉利不防备，连夜进军，逼近突厥营地。颉利毫无防备，发现唐军突然出现，大惊失色。将士们也慌了手脚，说：“这次一定是唐朝发动全国兵力来了，要不然，李靖怎敢孤军深入呢？”
还没有到唐军发起攻击，突厥兵先乱了起来。李靖又派间谍混进突厥内部活动，说服颉利一个心腹将领投降。颉利一看形势不妙，就偷偷逃跑了。
李靖攻下定襄，得胜回朝，唐太宗十分高兴，说：“从前汉朝李陵带兵五千，结果不幸被匈奴所俘虏；现在你以三千轻骑深入敌人后方，克服定襄，威震北方，这是自古以来少有的盛事啊！”
颉利逃到阴山以北，怕唐军继续追赶，派使者到长安求和，还说要亲自朝见。唐太宗一面派唐俭到突厥，表示安抚；
另一方面又命令李靖带兵前去察看颉利动静。
李靖领兵到白道（在今内蒙古呼和浩特西北）和徐世勣会师。两个人商量怎样对付。李靖说：“颉利虽然打了败仗，但是手下人马不少。如果让他逃跑，以后我们再要追他，就很困难了。我们只要选一万精兵，带二十天粮，跟踪袭击，一定能把颉利活捉住。”徐世勣也赞成这个意见。两支军队就向阴山进发。
颉利可汗求和实际上只是缓兵之计，想等草青马肥季节来到，再逃到漠北。他看到唐俭来到，以为唐太宗中了他的计，暗暗高兴，防备也自然松懈下来。
当天晚上，李靖和徐世勣率领唐军到了阴山，命令部将苏定方率领二百名轻骑，冒着夜雾悄悄进军。到突厥前哨发现唐军的时候，唐军离开颉利营帐只有七里地了。
颉利得知唐军骑兵来到，赶快找唐俭，唐俭已经瞅机会脱身回到唐营。颉利慌忙骑上他的千里马逃走。李靖指挥唐军追杀，突厥兵没有主帅，乱成一团。唐军歼灭突厥兵一万多，还俘获大批俘虏和牲畜。
颉利东奔西逃，最后带着几个亲兵躲在荒山里，被他的部下抓住后交给唐军，后来被押送到长安。
一度很强大的东突厥灭亡了。唐太宗并没有杀死俘虏。在东突厥原地设立了都督府，让突厥贵族担任都督，由他们管理突厥各部。
这次胜利，提高了唐太宗在西北各族中的威信。这一年，回纥等各族首领一起来到长安，朝见唐太宗，拥护唐太宗为他们的共同首领，尊称他是“天可汗”。
打那以后，西域各族人和亚洲许多国家的人，不断来到长安。在这一时期，我国高僧玄奘（音zàng）和尚也通过西域各国到天竺去。
玄奘和尚取经
玄奘是长安大慈恩寺的和尚，原名叫陈袆（音huī），洛州缑氏（今河南偃师缑氏镇，缑音gōu）人。十三岁那年，他出家做和尚，就认真研究佛学。后来他到处拜师学习，精通佛教经典，被尊称为三藏法师（三藏是佛教经典的总称）。他发现原来翻译过来的佛经错误很多，又听说天竺地方有很多的佛经，就决定到天竺去学习。
公元629年（一说627年）他从长安出发，到了凉州（今甘肃武威）。当时，朝廷禁止唐人出境，他在凉州被边境兵士发现，叫他回长安去。他逃过边防关卡，向西来到玉门关附近的瓜州（今甘肃安西）。
玄奘在瓜州，打听到玉门关外有五座堡垒，每座堡垒之间相隔一百里，中间没有水草，只有堡垒旁有水源，并且由兵士把守。这时候，凉州的官员已经发现他偷越边防，发出公文到瓜州通缉他。如果经过堡垒，一定会被兵士捉住。
玄奘正在束手无策的时候，碰到了当地一个胡族人，名叫石槃陀，愿意替他带路。
玄奘喜出望外，变卖了衣服，换了两匹马，连夜跟石槃陀一起出发，好不容易混出了玉门关。他们在草丛里睡了一觉，准备继续西进。
哪儿想到石槃陀走了一程，就不想再走了，甚至想谋杀玄奘。玄奘发现他不怀好意，把他打发走了。
打那以后，玄奘单人匹马在关外的沙漠地带摸索前进。约摸走了八十多里，才到了第一堡边。他怕被守兵发现，白天躲在沙沟里，等天黑了才走近堡垒前的水源。他正想用皮袋盛水，忽然一支箭射来，几乎射中他的膝盖。玄奘知道躲不过，索性朝着堡垒喊道：“我是长安来的和尚，
