中原的封建秩序逐漸穩定，反擊突厥的任務提到議事日程。
一日數驚
貞觀三年（公元629年）十一月，太宗以李靖為行軍總管，張公謹為副，又以李勳、柴紹、薛萬徹等為諸道總管，領兵十餘萬遠征突厥。
李靖先領數千騎兵從雲州（今山西省大同市）向北挺進，直奔惡陽嶺（今山西定襄縣南），使突厥“一日數驚”。頡利可汗被迫向磧石（今陰山以北）撤退。李靖乘機奪取了定襄（今山西定襄）。同時，並州大總管李勣又從雲中殺了過來，頡利可汗急忙派兵防守白道，又被李勳所敗。頡利可汗又從磧石竄入鐵山。此時，頡利可汗很害怕，就派執失思力赴長安謝罪，準備舉國投降。唐太宗派鴻臚卿唐儉和安修仁出使突厥，與之議和。
兵不厭詐
李靖看清了頡利可汗的意圖，對張公謹說：“頡利暫時雖敗，但他部眾仍然很多，假若放縱他們逃到漠北，有朝一日還可能東山再起。現在應當乘唐使到突厥協商停戰之機，突然襲擊。”
張公謹說：“目前皇帝陛下已經允許同突厥講和，並且派鴻臚卿前去商談，我們如果驟然發兵，豈不要傷害我們自己的使臣嗎?”
李靖說：“兵不厭詐，韓信破齊就是用這個計策，犧牲一個唐儉有什麽了不起?”這時正好李勳也率兵來會，李靖和李勳商議好了，立即選1萬精騎，帶20天口糧，尾隨在出使突厥的唐儉以後。頡利可汗果然由於唐使前來放鬆戒備。聞報唐兵來襲，質問唐使。唐儉說：“我們二人是從長安來的，雙方議和之事，朝廷尚未通知前線將士。隻要我們前去向李尚書說明情況，他們會立即退兵。”
頡利可汗信以為真，就讓唐儉同副使安修仁出帳而去，未加戒備。李靖乘虛進攻，殺突厥萬餘人，俘虜十餘萬人，頡利可汗逃走。
換回十年的和平
這時，李勳的部隊已切斷了頡利可汗北逃的道路，迫使許多帳落投降，並俘獲五萬餘人。靈州總管李道宗，從另一路追殺，俘虜了頡利，反擊突厥的戰爭取得全勝。從此，從陰山到大漠，都被唐政府統一，贏得了幾十年的和平。
東突厥戰敗以後，他們有的投奔西突厥，也有的歸附薛延陀，並有十餘萬歸附唐。唐太宗把降服的突厥安置在北方邊區，設六都督府管轄。另一方麵，突厥上層人員遷到長安，其中封五品官者百餘人，還有少數人當了將軍。
統一西域
唐太宗統一大漠南北以後，接著就掃除“絲綢之路”的障礙，完成統一西域的事業。
唐朝的西域，主要指巴爾喀什湖以南以東的新疆、青海廣大區域。早在西漢時期，中央政府就在這裏設置西域都護府，代表中央政府行使主權，它的管轄範圍包括巴爾喀什湖在內的帕米爾地區。東漢繼續設都護或校尉進行管理。中原和西域始終保持密切聯係。隋朝平定吐穀渾以後，又重建尹吾城，西域和內地經濟文化的交流更加頻繁。
隋末農民起義以後，中原連年內戰，西突厥乘機占領西域，在各地設立吐屯社，強迫征收賦稅，破壞了“絲綢之路”的交通。
為了打通“絲綢之路”，徹底完成統一西域的事業，貞觀二十一年（公元647年）十二月，唐太宗派富丘道大總管阿史那社爾和安西都護郭孝恪討伐龜茲（今新疆庫車）。第二年四月，由於西突厥內部分化，葉護阿史那賀魯率部眾投降唐朝，自願擔任向導，參加統一西域的戰爭。太宗任命他擔任富丘道行軍總管。
貞觀二十二年（公元648年）九月，阿史那社爾敗西突厥處月、處密兩部並迫其投降後，引兵從焉耆以西奔龜茲之北境，分兵為五道，出其不意，對龜茲發動攻勢。焉耆王薛婆阿那支原來和龜茲聯盟，聞唐軍入境，棄城投降龜茲。唐軍分路圍剿，薛婆阿那支無路可走，被唐軍俘獲後斬首示眾。龜茲大恐，各地酋長先後奔逃。唐大軍到達磧口的時候距龜茲城隻有300裏。大總管阿史那社爾派伊州刺史韓威先行，右驍衛將軍曹繼叔繼進，各帶兵數千，進抵多褐。龜茲王訶利布失畢和大將羯獵顛有眾5萬，前來迎戰。唐將韓威手下隻有千騎。韓威佯裝敗退。布失畢麾眾急進，追趕唐軍三四十裏。這時，唐將曹繼叔忽然從山後殺出，和韓威合兵，大敗布失畢。
古代人物這年十二月，大總管阿史那社爾再督眾攻城。訶利布失畢帶著那利和大將羯獵顛突出西門，走保都城撥換城。阿史那社爾留部將郭孝恪鎮守龜茲，自率大軍圍攻撥換城。那利出城襲擊唐軍不利，棄城西逃。唐軍乘勝攻進城裏，俘擄了訶利布失畢和羯獵顛。唐軍入城以後，召開慶功大會。忽得郭孝恪急報：那利引西突厥兵萬人回攻龜茲，情況危急。韓威、曹繼叔率兵趕往營救不及，城已陷落，郭孝恪陣亡，隻有倉部郎中崔義起還在巷戰。援軍攻進城裏，那利逃進深山。
過了十餘日，那利又引北山龜茲一萬餘人，圍攻都城。唐軍反擊，斬首八千餘人，那利隻身逃走，後被龜茲人捕獲，送給唐軍。
阿史那社爾率領的唐軍，前後破龜茲5個大城。唐政府把安西都護府遷到龜茲，管轄焉耆、龜茲、碎葉、疏勒四鎮，從此西域大部分統一於唐。唐高宗初年，打敗了西突厥，在庭州設立北庭都護府，最後完成了統一西域的事業。
讓西域像中原一樣
唐朝統一了西域以後，用中原的政治經濟製度實行統治。在安西北庭都護府下，設立若幹都督府和州縣，有效的行使統治權力，推行中央政府的政令。高宗顯慶三年（公元658年），又在西州設立都督府。1973年在吐魯番阿斯塔那出土的唐文書中，發現功曹、倉曹、兵曹、法曹的官銜，說明唐朝在西域設立的西州，與內地州縣的機構完全相同。
西域和內地一樣，也推行均田製和租庸調法。30年代在吐魯番發現數百件土地文書，其中包括給田、欠田、退田文書，證明在西域地區，確實推行了均田製度。
西域也實施府兵製度，據《唐會要》記載，在安西都護府管區內，設置軍府126個。阿斯塔那墓葬裏又發現了開元年間“西州營名簿”，簿中列舉隊長、夥長，而隊夥的編製和內地府兵編製完全相同。在西州地區，共發現4個折衝府，這就是高昌縣的前庭府；交河縣的岸頭府；天山縣的天山府；蒲昌縣的蒲昌府。在西域設置折衝府，保證了唐政府在西域地區可以征集部分軍隊。
關於商業和交通，唐政府在全國各地交通要道，設有關、津、鎮，行人往來都需攜帶“過所”（通行證）。在吐魯番文書裏，發現不少“過所”，反映唐朝交通法令在西域的實施。同時，唐政府管理商業的製度，也在西域推行。