八年，五咄陆部可汗战败，所属酋长阿史那贺鲁率残部数千帐投降唐朝。唐太宗置瑶池都督府，以贺鲁为瑶池都督，居住庭州（治金满县，新疆维吾尔自治区吉本萨尔县北）莫贺城（阜康县东）。六五一年，贺鲁拥众西走，在双河（新疆维吾尔自治区伊宁市）建牙。贺鲁击破弯失毕部乙毗射匮可汗，自号沙钵罗可汗，有众数十万，入寇庭州。唐高宗命大将梁建方、契苾何力率汉兵三万、回绝骑兵五万击退沙钵罗军。六五五年，唐高宗命程知节为葱山（葱岭）道行军大总管，率前军总管苏定方等攻沙钵罗，沙钵罗兵败逃走。六五七年，唐高宗发大军分南北两道攻沙钵罗，苏定方为伊丽道行军总管，率汉兵及回纥骑兵自金山进兵为北道，阿史那弥射、阿史那步真为流沙道安抚大使，自西州进兵为南道，约定两军在双河会师。苏定方大破沙钵罗军。五弯失毕部投降苏定方，五咄陆部归附阿史那步真等。唐南北两军在双河会合，再进击沙钵罗。沙钵罗大败，渡伊丽河向西逃到石国，被石国人擒获，送给唐追兵，西突厥亡。

唐置昆陵（在碎叶川东）、濛池（在碎叶川西）两都护府。任阿史那弥射为昆陵都护、兴昔亡可汗，统率五咄陆部落。任阿史那步真为濛池都护、继往绝可汗，统率五弩失毕部落。各部落酋长按资望给刺史以下官号，西突厥领土全部为唐所有。七○二年，武则天置北庭大都护府，治设在庭州，统率昆陵、濛池两都护，与安西大都护府分掌天山南、北两路。唐玄宗时，设北庭节度使，防御北方诸强部的侵入。

唐太宗曾使李靖教侯君集兵法。侯君集对唐太宗说，李靖将要造反。唐太宗问缘故。侯君集说，李靖只肯教粗的，精深处不肯教，因此知道他有异心。唐太宗问李靖。李靖说，我看，侯君集想要造反。现在国内已经平定，我教他的兵法，足够制服四裔，侯君集硬要我全部教给他，不想造反想什么！侯君集灭吐谷浑、高昌两国，是善于用兵的，后来果然谋反。李靖这段话也含有一些道理，因为中国在当时的世界上是文化最发达的国家，兵法是智慧的最高表现（当然，只是最高表现的一种），在内战中取得的经验，对付境外落后国，确是绰有余裕，唐前期大拓疆宇，这是一个重要的原因。但是，突厥如果统一，不分裂为东、西两国，唐将无力灭突厥；西突厥如果统一，不分裂为东、西两部，唐也将无力灭西突厥。西突厥自己制造内乱，唐才有机可乘，运用战争经验，先取天山南路，然后出主力军夺取天山北路，一举扩境到里海。唐武功比西汉（汉武帝时）更盛，原因是西汉的敌国是统一的匈奴，唐的敌国却是分裂的东突厥和西突厥。