而乙毗射匱可汗此時也徹底跟大唐翻臉，出兵支持龜茲。
唐軍在西域集結重兵，郭孝恪守焉耆負責輜重，賀魯為前鋒，社爾引中軍，步真和彌射押陣。
唐軍總集結十萬人馬。
而龜茲王訶黎布失畢、丞相那利、大將羯獵巔亦聚眾五萬抵抗。
左驍衛將軍、伊州刺史、伊吾軍使韓威率一千騎引戰，右驍衛將軍曹繼叔率部繼後，接戰，韓威引兵佯退，龜茲全軍追擊。
行三十裏，韓威與曹繼叔兩軍會合，回師反擊，大敗追擊的軍陣不整的龜茲軍，繼而乘勝追擊八十裏，訶黎布失畢率部退保都城。
結果半路又為彌社與步真伏擊大敗。
乙毗射匱可汗派兵來援，為賀魯伏擊大敗。
社爾引軍至龜茲都城下，訶黎布失畢棄城而逃，王城陷落。社爾引軍追擊六百裏，再破拔煥城，訶黎布失畢和羯獵巔皆被擒獲，唯宰相那利逃脫。那利逃奔乙毗射匱可汗處，引兵萬餘偷襲龜茲王城，不料駐守此處的郭孝恪早有預防。
假裝無防，誘西突厥軍攻入城中，然後關起城門，關門打狗。
一夜激戰，斬首三千，餘皆投降。
戰後，唐軍數路齊出，迅速掃蕩龜茲諸城，連下五座大城，並七百餘座城，龜茲舉國皆降，大唐奪其全境，置龜茲都督府，設龜茲軍。
龜茲國遂滅亡，不複存。
於闐、疏勒、安國等諸國紛紛震動，爭相向唐軍運送駝馬、軍糧以慰問。
乙毗射匱可汗也將那利斬首，將首級送至唐營，並派使者往洛陽請罪。
在西域這邊打的激烈的時候，漠北那邊的薛延陀可汗夷男也不甘心寂寞，準備征召兵馬要加入戰團，結果兵馬未至人突然暴斃。
有傳言夷男死於暗殺，也有是暴斃。
夷男死後，其嫡子拔灼秘不發喪，假借夷男名義假傳令箭召其庶兄曳莽前來。曳莽到了汗庭，拔灼才正式發喪，曵莽在葬禮後突然離開，想逃回封地，拔灼早有防範，派了衛隊將他追殺，然後提著兄長的首級，正式自立為頡利俱利薛沙多彌可汗。
拔灼自稱可汗後，仍決定繼續父親夷男的攻唐計劃，但此時夷男新逝，曵莽也被殺，薛延陀並不安穩，有人反對出兵，性格暴戾的拔灼，直接就把這些反對出兵的部落酋長、貴族們全殺光了。
然後強行命令出兵。
薛延陀軍南下，唐軍故意撤走漠南邊境守軍，放薛延陀軍越過陰山，一路到了長城腳下，正當拔灼得意之際，李道宗、薛萬徹、李思力、秦國忠、程咬金等諸將，彙聚諸路兵馬，分道並進，圍攻薛延陀軍。
拔灼在長城下強攻不下，傷亡慘重，待發現唐軍四麵來攻時，隻得慌忙撤退，隻是為時已晚，拔灼在陰山下被追上來的唐軍大敗，損失部眾萬餘，牲畜無數。
拔灼越過大漠，卻被回紇伏擊，回紇殺死了拔灼，並將大部份隨軍的薛延陀貴族殺死，然後迅速襲擊薛延陀部落，奪取了大量薛延陀的領地和牲畜人口。
薛延陀僅剩下五六萬人馬逃回部落，但此時各部有的見大勢已去，想要投降大唐，有的想要繼續反唐，相互之間攻伐不止，還有為了可汗之位而互相攻打的。