是日又遣人来请和，帝许之，乃斩白马，与颉利歃血誓盟于便桥之上，突厥遂引兵退。萧瑀请曰：“突厥未和之时，诸将争战，陛下不许，臣等以为疑。既而虏自退，其计安在？”
太宗曰：“朕见突厥之众，多而不整；君臣之志，惟贿是求。当其请和之时，可汗独在水西，达官皆来谒我；我若醉而缚之，因袭击其众，势如拉朽。又命长孙无忌、李靖伏兵于幽州以待之，虏若奔归，伏兵邀其前，大军蹑其后，覆之如反掌耳。所以不战者，以吾即位日浅，国家未安，百姓未富，且当静以抚之；一与虏战，结怨既深，所损甚多。虏或惧而修备，则吾未可以得志也。故卷甲韬戈，陷以金帛。彼既得所欲，理当自退，志必骄惰，不复设备，然后养威、俟衅，一举可灭也。将欲取之，必固与之，此之谓也。卿知之乎？”瑀拜谢曰：“陛下神机妙算，非臣等所及也。”
是日，帝带领一行人马还朝，群臣称贺，大排筵宴，赏劳将士。正饮酒间，忽报代州都督张公瑾来见，奏曰：“突厥急思归计，乘势追之，无有不胜，何为不令追袭也？”太宗曰：“颉利亦能用兵，使军马退，必于险处埋伏，以防追兵。吾若追之，正中谋计，不若纵他远去，以缓计图之，使虏不提防也。”公瑾曰：“今虽受盟，其心暴狠，若不剿除，终为后患，况有可取之理。”太宗曰：“何以知其可取？”公瑾曰：“臣知颉利纵欲逞暴，诛其忠良，匿其奸佞，一也；倚众为国，今薛延陀诸部况又背叛，其势必孤，二也；突利之典兵者，皆得罪而不能容，三也；塞北不毛之地，天寒霜早，糇粮之绝，四也；疏其族类，亲委诸胡，大军一临，必生内变，五也；中国之人入北，所在啸聚，大军出塞，自然响应，六也。突厥有此六败，是以知其可取。”太宗曰：“颉利既请和亲，又从而讨之，恐失信于外国。”公瑾曰：“昔汉高祖与项羽盟于洪沟，既而高祖袭之，一战成功。况虏无父无君之地，何以信为？乘今军饷丰足，人马威猛，兵至一鼓而灭矣。”帝闻之大悟曰：“卿言金玉论也。”遂封李靖为都总管，张公瑾、李世绩为副总管，薛万彻为先锋，点起大兵十五万，克日潜出长安，杀奔马邑，来收定襄。其于柴绍等皆分道进发。
却说突厥颉利听知唐兵至，星夜差人飞报各部落提兵接应。颉利遂陈兵设将，已待兵到。人报唐兵己到白道，颉利提兵迎之。唐先锋薛万彻出马大骂：“野臊狗奴！今大兵百万，战将千员，分二十余队，已到汝国，汝不归降，犹然抗拒？”
颉利大怒，提枪自战万彻，万彻败走，颉利提兵掩击，赶至二十余里。锣声响处，一军摆开，旗号分明，唐将柴绍出马接战。
颉利曰：“此辈非吾敌手。”战上数合，绍又败。颉利纵兵追赶，又至十里山坡，后鼓声大震，当先一军截出，旗号分明总管李靖。颉利已赶二十里，人困马乏，又逢生力军，颖利与靖正战之间，忽本队后军锣响大震，颉利急退，突利曰：“休在此恋战，后面李世绩引兵犯碛口，诸寨尽皆烧毁，从后赶来。”
颉利大惊，遂命副将军令狐易牙立旗号与李靖相持，颉利撤军奔回碛口。果见各寨烟火未灭，正遇李世绩，两马相交，颉利大败而走。及回到半路，副将易牙已被李靖杀败而回。颉利见四下唐兵势大，引人马走于铁山，倚山下寨。忽流星马报唐兵已自打破阴山，各酋长率众亦降唐矣。颉利大惊，下令拔寨尽起。前军报道：“张公瑾绝住归路山险要，下一大寨，唐兵皆屯贺人山下。”颉利叹曰：“败兵至此，进退无路，此上天实亡我也。”突利曰：“唐兵拒塞贺人山，令吾首尾不能相救，可走山后鹓鹈泉道，直奔北部苏尼失处，借其雄健人马，来复数郡之地，未为迟也。”颉利然之，提兵入鹓鹈泉，欲逃北部。奸细探知，飞报与世绩。世绩惊曰：“若走苏尼失处，吾兵无能为也。”遂令王道宗引兵追之。颉利约行二十里，细作报来：后面唐兵已来追了。颉利便交后队作先锋，奔贺人山，果有追兵拦挡，被颉利烧尽寨栅而过。比及唐人知时，提兵急回，颉利已过半日了。王道宗仍来追之，颉利兵过山下，趱程而进。前面鼓声大震，一军来到，乃唐行军总管张宝相也。宝相策马提枪大叫：“颉利！吾等多时，汝可早降，免汝一死。”颉利大怒，纵马提枪战之。战不数合，前面苏尼失之兵，后面唐兵皆至，四下围住，颉利、突利皆受执。
原来苏尼失先受世绩私赂，惧唐天威，乃举众来降，恰好于此相遇，合兵一处。靖等既擒颉利，押送长安，遂下令班师，奏凯还朝。是时太宗正在顺天楼与群臣讲论政事，忽报李靖破突厥，执颉利等还朝，萧绩进曰：“此等人从夷狄至此，可叫见大国气象。”帝曰：“汝言正合朕意。”于是盛陈文物，威仪整肃。不移时，诸将拥颉利等来见，拜于地下，不敢仰视。
颉利偷目觑之，果然衣冠济济，剑佩跄跄，与夷狄大不同侔，暗称喝彩。帝令释其缚，问颉利曰：“汝负盟入寇，每夸强盛无敌，今日何为被擒？爰居突厥，曾见此威仪否？”颉利曰：“陛下天威严重，臣乃井底之蛙，何窥见天日乎！”帝曰：“此言诚是也。据汝累犯朕境，理合赐死，为汝每自请盟，可以原赦，赐汝太仆寺居住，月给俸米，以待听用。”颉利再拜谢恩而退。帝加李靖为光禄大夫，其余出战将士论功升赏。宋贤范菊轩有诗赞云：当年李靖远夷征，不亚孔明善用兵。
颉利成擒皆仰德，唐朝谁敢与齐名。
虏烟影里旌旗现，瘴雨声中鼓乐鸣。
妙用鬼神应莫测，凌烟阁上说先生。
当时突厥既亡，其部落或北附薛征陀，或西奔西域，其降唐者尚十万人。帝问群臣以何策区处之。