自隋朝開皇三年突厥汗國分裂之後，東突厥汗國就南下臣服於隋朝，並且和隋朝一起對抗在中亞地區獨霸一方的西突厥汗國。隋末唐初，啟民可汗之子始畢可汗即位成為東突厥的可汗。當時中原的隋朝政府因為起義軍和軍閥此起彼伏，混戰不休，因此無暇顧忌北方的突厥部落。始畢可汗乘機脫離了隋朝，開始迅速崛起。
唐高祖李淵於618年在太原起兵，參與對中原的爭奪。當時他用空城計嚇退過來犯的突厥軍隊。但是李淵仍然明白自己無法於突厥騎兵抗衡，因此差遣劉文靜出使東突厥，向突厥上表稱臣。當時李淵與始畢可汗的約定是，唐軍攻下的地區，土地人民歸李淵，金銀財富歸始畢可汗。總的來說，唐軍處於弱勢。李淵和李建成甚至想過要遷都以避免被突厥圍殲。
公元626年，李世民通過玄武門之變殺死李建成奪得唐朝的帝位。東突厥頡利可汗趁著李世民尚未將薛萬徹、羅藝等李建成餘部剷除乾淨，命拔野古部和同羅部的騎兵圍攻烏城，牽制住程知節、徐世勣和屈突通的唐軍主力，他自己則協同其弟突利可汗以及鐵勒首領契苾何力率20萬大軍南下，兵鋒直指長安城。
後來，李世民與頡利可汗在渭水便橋上斬白馬為盟。李世民將此事視為警告，因此從他即位開始，就著手準備滅東突厥。渭水會盟後，唐太宗採取一系列政治、經濟措施以增強國力，在軍事上積極備戰。東突厥次汗突利可汗因長期受頡利可汗壓制排擠，也暗中與唐聯絡，表示願意歸附。唐反擊突厥的條件已經成熟。
公元629年，太宗以突厥進攻河西為藉口，詔命兵分六路出兵剿滅東突厥。兵部尚書代國公李靖為定襄道行軍總管，尉遲敬德、蘇定方為副，率領中軍；幷州都督英國公徐世勣為通漠道行軍總管，張公瑾、高甑生為副，由東路率主力直接進攻東突厥腹地；華州刺史霍國公柴紹為金河道行軍總管，秦叔寶為副，在西路順黃河前進，與李靖、徐世勣遙相呼應；禮部尚書任城郡王李道宗為大同道行軍總管，張寶相為副，從靈州往西北挺進；檢校幽州都督衛孝傑為恆安道行軍總管，程知節為副，鎮守燕雲地區防止突厥軍隊東逃；靈州大都督駙馬薛萬徹為暢武道行軍總管，段志玄為副，借道東北出擊突厥後方，監視突利可汗。十餘員大將共率兵10餘萬，皆受李靖節度，分6路反擊突厥。
次年二月，李靖引兵至白道與徐世勣會合，相與定謀，認為頡利雖敗，兵力尚多，若任其逃往漠北，依附於薛延陀等部，則很難追殲；今唐儉在突厥，頡利懈而不備，如選精騎襲之，可不戰而擒之。副將張公瑾怕這麼做會使唐儉等人身陷險地，李靖說只要能剿滅突厥，唐儉等人根本不用去考慮。
於是李靖令徐世勣統大軍繼後，親率精騎萬名，各備20天口糧，連夜出發，向鐵山疾馳。李靖軍冒雪至陰山，遇突厥營帳千餘，盡俘之以隨軍。頡利見唐使前來撫慰，以為安然無事，未加戒備。初八，李靖派偏將蘇定方率200騎兵為前鋒，在濃霧掩護下銜枚疾進，至頡利牙帳七里才被發現。蘇定方長驅直入攻下了突厥頡利可汗的牙帳，頡利乘千里馬西逃。李靖率大軍跟進，突厥軍潰散，被殲萬餘人，被俘男女10餘萬。唐儉、安修仁趁亂脫險而歸。
頡利可汗在陰山被擊敗後，倉皇由雲中向西逃竄，意圖投奔吐谷渾國王慕容伏允或高昌國王麴文泰。在半路上，部將大多叛逃。其子疊羅施也與他走散。不久，身邊只剩下數十騎兵的頡利可汗迎頭撞上了李道宗的大同軍。一番激戰後，唐將張寶相將頡利可汗擒獲。李世民沒有殺死頡利可汗，而是封他為歸義王、右衛大將軍，讓他在長安度過餘生。突利可汗隨後歸降，被封為北平君王。突厥大將執失思力、阿史那杜爾、阿史那思摩以及契苾何力等悉數歸降，都受到唐朝的重用。真珠可汗夷男也上表表示歸順。
中原農業文明對北方草原文明的再次戰略勝利。此戰過後，突厥對中原的襲擾得到了遏制，還對周圍的其他少數民族政權起到了極大的震懾作用，從而保障了中原地區的經濟發展，給後來的開元盛世創造了安定的環境；同時增廣了唐的北方統治面積，為後來的北庭都護府的建立提供了條件，也為後來的殲滅西突厥創造了機會。
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