薛延陀邻国回纥趁机攻打多弥可汗，并成功将其攻败。
李二知道回纥攻打多弥可汗，也趁机派军进击薛延陀。
薛延陀诸部大惊，混乱不已。
开始各自为政，四分五裂。
多弥可汗看到大势已去，慌忙逃奔阿史德时健部落，后来被回纥军追至，将其砍杀。
多弥可汗死后，薛延陀七万余众向西溃逃，拥立真珠可汗之侄咄摩支为伊特勿失可汗。
咄摩支不敢再与大唐为敌，遣使上书大唐朝廷，请求在乌德鞬山北麓保聚驻牧。
李二与大臣商议过后，认为咄摩支此举是延兵之计，目的是寻找时机，恢复薛延陀。
因此，李二没有答应伊特勿失可汗请求，而是要求咄摩支立即率众归顺大唐，永远做大唐子民。
同时，要求咄摩支到长安任职。
咄摩支没有接受大唐的要求，率众再次与大唐为敌。
李二便命令李勣率军进攻咄摩支的驻地，并指示李勣：“若咄摩支率众归降则安抚，若咄摩支继续与大唐为敌则征讨。”
李勣曾于北边驻守很久，也与薛延陀交过手，对薛延陀熟悉，因而李二特命他率军征讨咄摩支。
李勣率军抵达乌德鞬山后，薛延陀部落首领梯真达官慑于唐军勇猛，率部下投降。
咄摩支众叛亲离，唯有往南逃窜到荒谷。
这时，梯真达官却暗中图谋，率军试图偷袭唐军。
原来，梯真达官之前是假装率众投降。
李绩随即纵兵讨击，斩杀梯真达官部众五千余人，俘男女三万余口。
咄摩支知道已回天无力，只好选择投降。
李勣便将咄摩支俘获，送至长安。
与此同时，李勣命令李道宗率兵继续追击薛延陀不愿投降的部众。
李道宗听命率军渡过沙漠，遇到薛延陀部落首领达官阿波率数万人抵抗。
李道宗率军将达官阿波部众击败，杀千余人，乘胜追击二百余里。薛延陀余部不是被歼灭，就是纷纷投降。
看到薛延陀被击败，无法东山再起，回纥、拔野古、同罗、仆骨、多滥葛、思结、阿跌、契苾、跌结、浑、斛薛等铁勒部族首领相继派使者前往长安，请求归附大唐。
至此，大唐灭掉薛延陀，使大唐北部边境从此得到安定。
在大唐灭掉薛延陀没多久，安西都护府的鸿翎急使进入长安，传来西部军情。
龟兹王苏伐叠已死，其弟诃黎布失毕被立为龟兹新国王。
诃黎布失毕接任龟兹王之后，不但没有与大唐重新修好，反而再次出兵侵扰大唐边地，并抢劫、掠杀西域到大唐的过往商旅。
自从上次龟兹出兵支援焉耆，并与大唐为敌之时，李二就想过出兵讨之，但那时候李二一心顾着要征讨高句丽，因而没有理会龟兹。
如今，龟兹再次招惹大唐，李二决定出兵讨伐。
此时的大唐，北边已定，东边的高句丽也不敢攻唐，反而时不时被大唐少量精兵骚扰，而西边有实力的国家、部落基本不存在，只剩下苟延残喘的焉耆和处于只能防守之中的西突厥，故龟兹国势单力薄，正是将其灭掉的最佳时机。