貞觀十四年（640年）八月，唐軍名將侯君集攻滅西域強國高昌，唐太宗李世民在其舊地設置安西都護府，治所在交河城（今新疆吐魯番西北雅爾湖村附近），并派駐唐軍精銳駐防此地，是為安西軍，大唐的勢力正式伸向遙遠而又肥美的西域。彼時，占據西域的是西突厥汗國（西突厥汗國的前身是突厥汗國的一部分，隋朝年間，突厥汗國分裂為東西突厥兩部分，東突厥控制蒙古草原，西突厥占據西域），其地東起敦煌，西盡里海，汗庭建在龜茲北面的三彌山，是西域當之無愧的霸主，西突厥憑借其強悍的武力，威壓西域諸國，對其橫征暴斂，并控制東西方交流的要道——絲綢之路，勢力最強盛時，擁兵數十萬，是一股強大的勢力。

後來，大唐帝國崛起，并攻滅東突厥汗國，大唐成為亞洲霸主。強勢的大唐急于恢復大漢榮光，特別是大漢故土西域，已經百年不見中原衣冠，大唐也迫切希望打通絲綢之路，將大唐的國勢遠播四方。貞觀二十年（646年），大唐攻滅東突厥汗國的殘余薛延陀汗國，漠北納入大唐版圖，加上此前的攻滅高昌之戰、攻滅吐谷渾之戰，唐軍已經對西突厥汗國形成了北、東、南三面合圍，雙方的決戰勢不可免。唐高宗（唐太宗之子李治）顯慶二年（657年）閏正月二十一日，李治發起對西突厥汗國的終極一戰，唐軍的戰略部署為：

右屯衛將軍蘇定方為伊麗道行軍總管，率燕然都護任雅相、側都護蕭嗣業、瀚海都督回紇婆閏，發唐兵及回紇騎兵萬余人，從北道進擊沙缽羅；又遣原西突厥酋長、右衛大將軍阿史那彌射及左屯衛大將軍那史阿步真為流沙道安撫大使，自南道招集西突厥舊部，以為策應。

南北兩路唐軍對西突厥汗國展開鉗形攻勢，在唐軍摧枯拉朽的攻勢下，西突厥軍紛紛潰敗，唐軍長驅直入西突厥腹地。十二月初一，蘇定方率唐軍主力推進到金山（今阿爾泰山）北，擊破西突厥處木昆部，西突厥悍將其俟斤嫩獨祿率所部萬人歸降唐軍，孫定方從歸降著中揀選千人以為向導，帶領唐軍進攻西突厥汗國沙缽羅可汗。唐軍又招降了西突厥泥孰部，并將其精壯編入唐軍，協同作戰。之后，唐軍推進至曳咥河（今額爾齊斯河上游）西，沙缽羅親率10萬兵馬迎戰唐軍。沙缽羅的兵力是蘇定方的數倍，且唐軍遠離后方，深入西突厥腹地，形勢對沙缽羅有利。但蘇定方毫不慌張，他親率唐軍與西突厥軍決戰，大敗之，強行追擊30余里，斬首萬級，陣斬西突厥名將都搭達干，西突厥軍為之氣奪。

沙缽羅戰敗后，其麾下悍將胡祿福率領西突厥最后一支強大兵團歸降唐軍，沙缽羅僅帶著數百人向西逃竄。本著除惡務盡的原則，蘇定方令蕭嗣業與婆閏率騎兵為前軍向邪羅斯川（今伊犁河西）方向追擊沙缽羅，自己與任雅相率新歸附大唐的西突厥降軍居后策應。最終在金牙山（今烏茲別克共和國塔什干東北）發現沙缽羅大營，唐軍當即發動突襲，大敗沙缽羅，斬首萬余級。沙缽羅逃往石國（今烏茲別克共和國塔什干一帶）避難，因為距離太過遙遠，再加上唐軍連續作戰，已經是師老兵疲，蘇定方遂以蕭嗣業率兵繼續追擊，自己則率唐軍主力班師。蕭嗣業召會石國國王，及時交出沙缽羅，否則大唐將連他一起收拾。

石國國王懾于唐軍的威勢，將沙缽羅主動移交給蕭嗣業，蕭嗣業將沙缽羅解送長安獻俘，西突厥汗國滅亡，大唐盡取西突厥汗國舊地，并在其地置昆陵、蒙池二都護府，后又改置北庭都護府，管轄天山以北廣袤地帶，與管轄天山以南的安西都護府一起，成為大唐捍衛西域安全和絲綢之路暢通的中流砥柱。至此，自南北朝亂世脫離中原王朝數百年的西域重歸華夏大家庭，大唐軍旗飄揚在天山南北，大唐榮光萬丈！