中原的封建秩序逐渐稳定，反击突厥的任务提到议事日程。
一日数惊
贞观三年（公元629年）十一月，太宗以李靖为行军总管，张公谨为副，又以李勋、柴绍、薛万彻等为诸道总管，领兵十余万远征突厥。
李靖先领数千骑兵从云州（今山西省大同市）向北挺进，直奔恶阳岭（今山西定襄县南），使突厥“一日数惊”。颉利可汗被迫向碛石（今阴山以北）撤退。李靖乘机夺取了定襄（今山西定襄）。同时，并州大总管李勣又从云中杀了过来，颉利可汗急忙派兵防守白道，又被李勋所败。颉利可汗又从碛石窜入铁山。此时，颉利可汗很害怕，就派执失思力赴长安谢罪，准备举国投降。唐太宗派鸿胪卿唐俭和安修仁出使突厥，与之议和。
兵不厌诈
李靖看清了颉利可汗的意图，对张公谨说：“颉利暂时虽败，但他部众仍然很多，假若放纵他们逃到漠北，有朝一日还可能东山再起。现在应当乘唐使到突厥协商停战之机，突然袭击。”
张公谨说：“目前皇帝陛下已经允许同突厥讲和，并且派鸿胪卿前去商谈，我们如果骤然发兵，岂不要伤害我们自己的使臣吗？”
李靖说：“兵不厌诈，韩信破齐就是用这个计策，牺牲一个唐俭有什么了不起？”这时正好李勋也率兵来会，李靖和李勋商议好了，立即选1万精骑，带20天口粮，尾随在出使突厥的唐俭以后。颉利可汗果然由于唐使前来放松戒备。闻报唐兵来袭，质问唐使。唐俭说：“我们二人是从长安来的，双方议和之事，朝廷尚未通知前线将士。只要我们前去向李尚书说明情况，他们会立即退兵。”
颉利可汗信以为真，就让唐俭同副使安修仁出帐而去，未加戒备。李靖乘虚进攻，杀突厥万余人，俘虏十余万人，颉利可汗逃走。
换回十年的和平
这时，李勋的部队已切断了颉利可汗北逃的道路，迫使许多帐落投降，并俘获五万余人。灵州总管李道宗，从另一路追杀，俘虏了颉利，反击突厥的战争取得全胜。从此，从阴山到大漠，都被唐政府统一，赢得了几十年的和平。
东突厥战败以后，他们有的投奔西突厥，也有的归附薛延陀，并有十余万归附唐。唐太宗把降服的突厥安置在北方边区，设六都督府管辖。另一方面，突厥上层人员迁到长安，其中封五品官者百余人，还有少数人当了将军。
统一西域
唐太宗统一大漠南北以后，接着就扫除“丝绸之路”的障碍，完成统一西域的事业。
唐朝的西域，主要指巴尔喀什湖以南以东的新疆、青海广大区域。早在西汉时期，中央政府就在这里设置西域都护府，代表中央政府行使主权，它的管辖范围包括巴尔喀什湖在内的帕米尔地区。东汉继续设都护或校尉进行管理。中原和西域始终保持密切联系。隋朝平定吐谷浑以后，又重建尹吾城，西域和内地经济文化的交流更加频繁。
隋末农民起义以后，中原连年内战，西突厥乘机占领西域，在各地设立吐屯社，强迫征收赋税，破坏了“丝绸之路”的交通。
为了打通“丝绸之路”，彻底完成统一西域的事业，贞观二十一年（公元647年）十二月，唐太宗派富丘道大总管阿史那社尔和安西都护郭孝恪讨伐龟兹（今新疆库车）。第二年四月，由于西突厥内部分化，叶护阿史那贺鲁率部众投降唐朝，自愿担任向导，参加统一西域的战争。太宗任命他担任富丘道行军总管。
贞观二十二年（公元648年）九月，阿史那社尔败西突厥处月、处密两部并迫其投降后，引兵从焉耆以西奔龟兹之北境，分兵为五道，出其不意，对龟兹发动攻势。焉耆王薛婆阿那支原来和龟兹联盟，闻唐军入境，弃城投降龟兹。唐军分路围剿，薛婆阿那支无路可走，被唐军俘获后斩首示众。龟兹大恐，各地酋长先后奔逃。唐大军到达碛口的时候距龟兹城只有300里。大总管阿史那社尔派伊州刺史韩威先行，右骁卫将军曹继叔继进，各带兵数千，进抵多褐。龟兹王诃利布失毕和大将羯猎颠有众5万，前来迎战。唐将韩威手下只有千骑。韩威佯装败退。布失毕麾众急进，追赶唐军三四十里。这时，唐将曹继叔忽然从山后杀出，和韩威合兵，大败布失毕。
古代人物这年十二月，大总管阿史那社尔再督众攻城。诃利布失毕带着那利和大将羯猎颠突出西门，走保都城拨换城。阿史那社尔留部将郭孝恪镇守龟兹，自率大军围攻拨换城。那利出城袭击唐军不利，弃城西逃。唐军乘胜攻进城里，俘掳了诃利布失毕和羯猎颠。唐军入城以后，召开庆功大会。忽得郭孝恪急报：那利引西突厥兵万人回攻龟兹，情况危急。韩威、曹继叔率兵赶往营救不及，城已陷落，郭孝恪阵亡，只有仓部郎中崔义起还在巷战。援军攻进城里，那利逃进深山。
过了十余日，那利又引北山龟兹一万余人，围攻都城。唐军反击，斩首八千余人，那利只身逃走，后被龟兹人捕获，送给唐军。
阿史那社尔率领的唐军，前后破龟兹5个大城。唐政府把安西都护府迁到龟兹，管辖焉耆、龟兹、碎叶、疏勒四镇，从此西域大部分统一于唐。唐高宗初年，打败了西突厥，在庭州设立北庭都护府，最后完成了统一西域的事业。
让西域像中原一样
唐朝统一了西域以后，用中原的政治经济制度实行统治。在安西北庭都护府下，设立若干都督府和州县，有效的行使统治权力，推行中央政府的政令。高宗显庆三年（公元658年），又在西州设立都督府。1973年在吐鲁番阿斯塔那出土的唐文书中，发现功曹、仓曹、兵曹、法曹的官衔，说明唐朝在西域设立的西州，与内地州县的机构完全相同。
西域和内地一样，也推行均田制和租庸调法。30年代在吐鲁番发现数百件土地文书，其中包括给田、欠田、退田文书，证明在西域地区，确实推行了均田制度。
西域也实施府兵制度，据《唐会要》记载，在安西都护府管区内，设置军府126个。阿斯塔那墓葬里又发现了开元年间“西州营名簿”，簿中列举队长、伙长，而队伙的编制和内地府兵编制完全相同。在西州地区，共发现4个折冲府，这就是高昌县的前庭府；交河县的岸头府；天山县的天山府；蒲昌县的蒲昌府。在西域设置折冲府，保证了唐政府在西域地区可以征集部分军队。
关于商业和交通，唐政府在全国各地交通要道，设有关、津、镇，行人往来都需携带“过所”（通行证）。在吐鲁番文书里，发现不少“过所”，反映唐朝交通法令在西域的实施。同时，唐政府管理商业的制度，也在西域推行。