這一下直接將李佑給惹惱了，李佑親自下旨派出兩路人馬向西突厥進發。一路由左屯衛將軍蘇定方為伊麗道行軍大總管，率領燕然都護任雅相、副都護蕭嗣業、左驍衛大將軍瀚海都督回紇首領婆閏等，為主力部隊。另一路由早先歸附唐太宗那步真為流沙道安撫大使，招集其舊部。
是年冬十二月，蘇定方軍抵達金山今阿爾泰山西，擊敗五咄陸之一處木昆部，該部俟斤歸降。在這以前，五弩失畢之一泥孰部不服從賀魯的統治，被賀魯攻破，其首領的家屬被俘。這時，唐軍從賀魯的一部分敗兵中找到泥孰部首領的妻子。
右領軍郎將建議應該將這些家屬歸還泥孰部，并且贈予財物加以撫慰，使他們明白“賀魯為賊而大唐為之父母”。這樣的話，他們必將不遺余力地反對賀魯。唐軍按此實行。泥孰部接到獲救的家屬后非常感激，要求跟隨唐軍一起進攻賀魯。
蘇定方率軍至曳咥河今喀喇額爾齊斯河西，賀魯舉西突厥十萬騎兵來拒。蘇定方以唐及回紇萬余騎兵迎敵。賀魯見唐軍少，進兵包圍，定方命步兵據守南面的高地，持長矛向外；自己領騎兵列陣于北坡。
賀魯的騎兵三次沖擊唐步兵，未能動搖唐軍陣腳。蘇定方趁勢縱騎兵反攻，賀魯大敗。第二天唐軍繼續追擊，五弩失畢全部投唐。
五咄陸得知賀魯兵敗，奔南道歸附唐安撫大使阿史那步真。
蘇定方命令蕭嗣業和回紇婆閏追擊賀魯。當時天下大雪，眾將要求雪停以后進兵。蘇定方認為正可趁天雪之機，攻敵不備。
于是唐軍冒雪晝夜兼程前進。至金牙山，縱兵破賀魯牙帳，俘敵數萬人。賀魯渡伊麗水西逃。蘇定方追至碎葉水，盡奪賀魯部眾。
賀魯及子咥運逃至石國今塔什干蘇咄城，城主伊涅達干將他們逮捕，送往石國。石國王將賀魯父子交給唐將蕭嗣業和阿史那元爽。
至此，西突厥國亡。
蘇定方安排西突厥各部落分別回到原來居住的地方，開通道路，設立驛站，掩埋死者骸骨，慰問民間疾苦，劃分牧場，恢復畜牧業生產。
并將賀魯所掠奪的人口，以及牲畜等財物發還各部。從此，西突厥十姓部落在久經內訌和戰亂以后，開始過上了安居樂業的生活。
龍朔元年西域吐火羅款塞來附。
唐朝任命“王名遠為吐火羅道置州縣使，自于闐以西，波斯以東，凡十六國，以其王都為都督府，以其屬部為州縣。
凡州八十八，縣百一十，軍、府百二十六”。
這十六個新設立的都督府，也隸屬安西大部護府。這些地方早先屬于西突厥的勢力范圍，此時轉歸唐朝。
而就在這普天開心的時候，武則天的一個大陰謀開始出現了
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