自隋朝开皇三年突厥汗国分裂之后，东突厥汗国就南下臣服于隋朝，并且和隋朝一起对抗在中亚地区独霸一方的西突厥汗国。隋末唐初，启民可汗之子始毕可汗即位成为东突厥的可汗。当时中原的隋朝政府因为起义军和军阀此起彼伏，混战不休，因此无暇顾忌北方的突厥部落。始毕可汗乘机脱离了隋朝，开始迅速崛起。
唐高祖李渊于618年在太原起兵，参与对中原的争夺。当时他用空城计吓退过来犯的突厥军队。但是李渊仍然明白自己无法于突厥骑兵抗衡，因此差遣刘文静出使东突厥，向突厥上表称臣。当时李渊与始毕可汗的约定是，唐军攻下的地区，土地人民归李渊，金银财富归始毕可汗。总的来说，唐军处于弱势。李渊和李建成甚至想过要迁都以避免被突厥围歼。
公元626年，李世民通过玄武门之变杀死李建成夺得唐朝的帝位。东突厥颉利可汗趁着李世民尚未将薛万彻、罗艺等李建成余部铲除干净，命拔野古部和同罗部的骑兵围攻乌城，牵制住程知节、徐世勣和屈突通的唐军主力，他自己则协同其弟突利可汗以及铁勒首领契苾何力率20万大军南下，兵锋直指长安城。
后来，李世民与颉利可汗在渭水便桥上斩白马为盟。李世民将此事视为警告，因此从他即位开始，就着手准备灭东突厥。渭水会盟后，唐太宗采取一系列政治、经济措施以增强国力，在军事上积极备战。东突厥次汗突利可汗因长期受颉利可汗压制排挤，也暗中与唐联络，表示愿意归附。唐反击突厥的条件已经成熟。
公元629年，太宗以突厥进攻河西为借口，诏命兵分六路出兵剿灭东突厥。兵部尚书代国公李靖为定襄道行军总管，尉迟敬德、苏定方为副，率领中军；并州都督英国公徐世勣为通漠道行军总管，张公瑾、高甑生为副，由东路率主力直接进攻东突厥腹地；华州刺史霍国公柴绍为金河道行军总管，秦叔宝为副，在西路顺黄河前进，与李靖、徐世勣遥相呼应；礼部尚书任城郡王李道宗为大同道行军总管，张宝相为副，从灵州往西北挺进；检校幽州都督卫孝杰为恒安道行军总管，程知节为副，镇守燕云地区防止突厥军队东逃；灵州大都督驸马薛万彻为畅武道行军总管，段志玄为副，借道东北出击突厥后方，监视突利可汗。十余员大将共率兵10余万，皆受李靖节度，分6路反击突厥。
次年二月，李靖引兵至白道与徐世勣会合，相与定谋，认为颉利虽败，兵力尚多，若任其逃往漠北，依附于薛延陀等部，则很难追歼；今唐俭在突厥，颉利懈而不备，如选精骑袭之，可不战而擒之。副将张公瑾怕这么做会使唐俭等人身陷险地，李靖说只要能剿灭突厥，唐俭等人根本不用去考虑。
于是李靖令徐世勣统大军继后，亲率精骑万名，各备20天口粮，连夜出发，向铁山疾驰。李靖军冒雪至阴山，遇突厥营帐千余，尽俘之以随军。颉利见唐使前来抚慰，以为安然无事，未加戒备。初八，李靖派偏将苏定方率200骑兵为前锋，在浓雾掩护下衔枚疾进，至颉利牙帐七里才被发现。苏定方长驱直入攻下了突厥颉利可汗的牙帐，颉利乘千里马西逃。李靖率大军跟进，突厥军溃散，被歼万余人，被俘男女10余万。唐俭、安修仁趁乱脱险而归。
颉利可汗在阴山被击败后，仓皇由云中向西逃窜，意图投奔吐谷浑国王慕容伏允或高昌国王麴文泰。在半路上，部将大多叛逃。其子叠罗施也与他走散。不久，身边只剩下数十骑兵的颉利可汗迎头撞上了李道宗的大同军。一番激战后，唐将张宝相将颉利可汗擒获。李世民没有杀死颉利可汗，而是封他为归义王、右卫大将军，让他在长安度过余生。突利可汗随后归降，被封为北平君王。突厥大将执失思力、阿史那杜尔、阿史那思摩以及契苾何力等悉数归降，都受到唐朝的重用。真珠可汗夷男也上表表示归顺。
中原农业文明对北方草原文明的再次战略胜利。此战过后，突厥对中原的袭扰得到了遏制，还对周围的其他少数民族政权起到了极大的震慑作用，从而保障了中原地区的经济发展，给后来的开元盛世创造了安定的环境；同时增广了唐的北方统治面积，为后来的北庭都护府的建立提供了条件，也为后来的歼灭西突厥创造了机会。
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