兵發六路，共計十八萬精銳齊出，由代國公李靖總領，齊國公秦瓊坐鎮太原統籌錢糧轉運，而趙國公長孫無忌赴定襄監軍。
六路齊發，雷霆之勢。
積蓄了一年多的準備之力。
十月初，李靖率領三千驍騎從朔州馬邑出發，進屯惡陽嶺，乘夜襲占定襄城。于是被突厥人扶持的后隋小朝廷被破。
頡利可汗在單于臺聽聞唐軍突至，認定李靖這個主帥既然到了，那么唐軍主力必然已經就在后面跟隨，于是在還沒有準備好迎戰之機，慌忙就帶著汗庭的人馬直接向北撤退，越過陰山白道，將金狼大纛撤到了磧口。
李靖派人四下散發流言，說天兵已至。
頡利心腹康蘇密本來是被頡利留下殿后，集結各部兵馬抵擋唐軍，結果被鎮撫司派在他身邊的暗樁策反。
康蘇密于是親至定襄城向李靖請降，連帶著他麾下的殿后兵馬一起降唐。
頡利聽聞康蘇密降唐，嚇的磧口也不敢再呆，只得繼續撤退，在渾河邊又遇到柴紹的金河道軍，兩軍交戰，未勝再走。一路又逃到白道附近，結果又遭到兵出云中的李績率領通漠道軍截擊，大敗。
頡利敗退鐵山，召集殘部。
而漠南突厥諸部，許多聽聞頡利大敗后，都被唐軍派出的使者所勸降策反，紛紛向大唐稱降，不肯奉召。
頡利無奈，又往東奔，企圖逃往東部，依附侄子突利。
結果至秦家口外附近，遭遇到了幽州程咬金牛進達所部派出的土團游騎，蘇定方竇紅線還有李謹行三將率領的河北土團、靺鞨騎兵半夜突襲。
三千漢胡輕騎半夜突襲，蘇定方更是讓部下打出了李靖的旗號，頡利早成驚弓之鳥，一觸即潰。
頡利幾萬人馬一時潰散，他只帶著幾千騎逃走。
大敗之后，頡利派人向唐軍請降，說愿意入長安請罪歸降。
不過他卻也只是想再獲喘息之機，好再收集殘部東逃，伺機東山再起。
蘇定方認為戰機寶貴，沒時間請示程咬金或李靖，便回復假裝同意請示天子，奏報朝廷，同時又派人送去了不少好酒以做慰問安撫。
頡利見到使者，收到美酒，還真以為唐軍中了他的緩兵之計，于是倒是放松了不少緊張的防備之心。
豈不料，蘇定方也是個狠的，這邊假裝答應頡利要求替他奏報長安天子，那邊又假意送酒安撫，結果一確定好了頡利的位置和部眾數量后，立即就挑選了八百精騎，連夜出發。
在濃霧的掩護下，蘇定方一直殺到了頡利營地前七里，才被發現，大霧漫天，頡利根本不知道唐軍來了多少人。
頡利不敢應戰，直接上馬東逃，部眾更是潰散。
蘇定方一路追擊三十里，一番激戰，頡利與其子疊羅施俱被生擒，連嫁過啟民可汗、始畢可汗、處羅可汗、頡利可汗父子兄弟四位大汗，在突厥三十年的可敦隋義成公主也一同被俘。
消息送到幽州，程咬金和牛進達都嚇一大跳，趕緊率兵急馳塞北接應，李靖還正在尋找頡利的蹤跡，聽聞程咬金部的蘇定方都已經把頡利給抓了，也是驚訝萬分。
等再三確認無語后，快馬急馳長安，奏捷天子！
李世民聽聞此好消息，高興的哈哈大笑，甚至當著百官的面直接在殿上跳起了舞！
皇帝一面派人去幽州把頡利押回長安，一面派人向天下宣告此等大捷，舉國同慶！