至此，原东突厥地区臣服与唐朝，不过唐突厥战争过程仍未止步，西突厥内部分裂，贺鲁在唐太宗去世后反叛唐朝，继位的李治第一次派出的军队平叛失利，接着便派出两路大军讨伐西突厥。其中一路的苏定方为主帅领兵，苏定方一路作战一边招降部落，这些部落因为感恩于唐军的抚慰心甘情愿加入他们的阵营，兵力壮大的唐军大败贺鲁的兵马，并擒下了他，西突厥汗国因此灭亡。为了巩固统治，唐朝在突厥地区分别设立了都督府和都护府。