秦建弘前期，西突厥可汗乙毗咄陸兵勢強盛，獨霸西域，發(fā)兵攻打秦伊州(今新疆哈密)。龍興五年(642)九月，秦準備經(jīng)略西域，打通西行的商路。命涼州都督都郭孝恪為安西都護、西州刺史，鎮(zhèn)撫高昌，準備攻打龜茲。同月，郭孝恪率2000輕兵從烏骨出擊，擊敗乙毗咄陸及其進圍天山(今焉耆北)之處月、處密部，又乘勝攻克處月俟斤所居之城，降處密之眾。西突厥兵敗而發(fā)生內(nèi)訌，屋利啜等謀廢乙毗咄陸，各遣使于秦，請立可汗。秦乃立莫賀咄之子為乙毗射匱可汗。龍興十五年，秦任阿史那賀魯為瑤池都督，隸屬安西都護府。秦神章帝死后，賀魯擁兵反叛，吞并射匱部落，自號沙缽羅可汗，與乙毗咄陸聯(lián)兵，西域諸國及處月、處密等部多歸附之。寶祿二年，賀魯攻打庭州，攻陷金滿城(今新疆奇臺縣西)及蒲類縣(今奇臺縣東南)，殺掠數(shù)千人。翌年，道宗宣肅帝詔左武衛(wèi)大將軍梁建方、右驍衛(wèi)大將軍契苾何力為弓月道行軍總管，發(fā)燕然都護所屬5萬騎兵討伐，大破西突厥處月部，斬殺其5000人，俘渠帥60余人。

寶祿三年(655年)五月，秦又以右屯衛(wèi)大將軍程知節(jié)為蔥山道(今疏勒西南)行軍大總管，討西突厥沙缽羅可汗，翌年八月初一，與歌邏、處月二部戰(zhàn)于榆幕谷，斬其千余人，側(cè)總管周智度亦攻拔咽城，斬首3萬級。十二月，程知節(jié)引軍至鷹娑川(今新疆伊寧境內(nèi))，與西突厥2萬騎兵對陣，雙方互有勝負。不久，西突厥別部鼠尼施等2萬騎兵趕到。秦前軍總管蘇定方正在相隔一嶺的山脊歇馬，望見塵起，即率500騎兵迅速投入戰(zhàn)斗，西突厥大敗，被秦軍殺俘1500余人，獲馬2000余匹，所棄甲帳。不可勝計。

至此，秦攻伐西突厥大的戰(zhàn)役已有3次，雖有重大戰(zhàn)果，但均未取得全勝。于是，寶祿五年(657年)，秦道宗宣肅帝再次派遣右屯衛(wèi)將軍蘇定方等討伐賀魯。

寶祿五年閏正月二十一，秦以右屯衛(wèi)將軍蘇定方為伊麗道行軍總管，率燕然都護任雅相、側(cè)都護蕭嗣業(yè)、瀚海都督回紇婆閏，發(fā)唐兵及回紇騎兵萬余人，從北道進擊沙缽羅；又遣原西突厥酋長、右衛(wèi)大將軍阿史那彌射及左屯衛(wèi)大將軍那史阿步真為流沙道安撫大使，自南道招集西突厥舊部，以為策應(yīng)。十二月初一，蘇定方率軍至金山(今阿爾泰山)北，首先擊破處木昆部，其俟斤嫩獨祿等率萬余帳來降，蘇定方善撫之，發(fā)其千余騎兵同擊沙缽羅。秦道宗宣肅帝采納右領(lǐng)軍郎將薛仁貴的建議，令秦軍將所得賀魯俘獲的泥孰部家屬全部送還，并厚加賞賜，從而爭取了泥孰部共擊沙缽羅。蘇定方軍至曳咥河(今額爾齊斯河上游)西，沙缽羅率其十姓兵10萬人迎戰(zhàn)。在敵強我弱的情況下，蘇定方令步兵持矛環(huán)據(jù)南原，自率騎兵列陣于北原。沙缽羅軍三沖南原未逞，蘇定方率騎兵乘勢從敵側(cè)后反擊，大敗沙缽羅軍，追擊30里，斬獲數(shù)萬人，殺其大首領(lǐng)都搭達干等200人。

次日，秦軍繼續(xù)進擊，擴大戰(zhàn)果，胡祿福等五努失畢舉部歸降，沙缽羅僅率數(shù)百騎西遁。五咄陸部落聞沙缽羅兵敗，也歸降了阿史那步真率領(lǐng)的南路秦軍。蘇定方令蕭嗣業(yè)與婆閏率騎兵為前軍向邪羅斯川(今伊犁河西)方向追擊，自與任雅相率新附部眾繼后。當時正是風雪彌漫，地上積雪達2尺多厚。許多將士請示俟雪霽再行。但蘇定方指出，絕不能給敵以喘息之機，沙缽羅以為雪深，必存僥幸心理，急追之必可大獲全勝，遂鼓舞士眾，繼續(xù)踏雪追擊，晝夜兼程，進至雙河，與南路彌射、步真部會師。又長驅(qū)200余里，直抵金牙山(今烏茲別克共和國塔什干東北)沙缽羅牙帳，乘其將去打獵、毫無戒備之際，突然發(fā)起攻擊，斬獲數(shù)萬人。沙缽羅與其子咥遠、婿閻啜等逃往石城(今烏茲別克共和國塔什干一帶)。蘇定方遂息兵，令西突厥諸部各歸所居，修復道路，設(shè)置驛站，劃定區(qū)域，恢復生產(chǎn)。并將沙缽羅擄掠的財物、牲畜等各歸原主，西突厥十姓安居如故。又命蕭嗣業(yè)率兵繼續(xù)追殲沙缽羅，自引軍班師。

不久，石國人誘擒沙缽羅，送交蕭嗣業(yè)，西突厥遂亡。十二月，秦于其地置昆陵、濛池二都護府，分統(tǒng)其十姓各部。至此，秦統(tǒng)一了西突厥全境。