27年后,即唐高宗显庆二年(657年),高宗任命苏定方为行军大总管,征讨西突厥。西突厥的实力比东突厥更强大,最强盛时,疆域囊括整个中亚地区。沙钵罗可汗闻讯后,率领十万大军前来应战。
唐军虽然人数不占优势,但胜在训练有素,而且苏定方又是一位身经百战的名将,几个回合后,西突厥大军土崩瓦解,沙钵罗可汗只带着十几个人冲出了重围,逃到了石国(今乌兹别克斯坦首都塔什干一带)西北的苏咄城。
苏咄城的长官哪敢得罪强大的唐朝,就假意把沙钵罗可汗迎进了城中,将其拘捕,交给了唐军。西突厥也就此灭亡。
这次战役,唐军“收其人畜前后四十余万”,但苏定方又将这些俘虏全部放还,牲畜、财物也都物归原主,极大地感化了各个部落,一战而天下安。