与此同时唐太宗也没有忘记和突厥人的血仇。贞观三年，李世民派遣李靖、李勣两位悍将各领一军，分两路征讨突厥。往常纵横于草原上的突厥人，面对唐军时却不堪一击，四散溃逃。一年而已，强大的东突厥就被唐军灭亡，小可汗突利可汗投降，大可汗吉利可汗被俘虏。曾经不可一世的可汗，却在大殿上给给皇帝献舞乞命。
灭亡东突厥以后，唐军继续远征，于657年将西突厥也一举灭亡。强横的突厥人臣服以后，西域诸国纷纷依附强唐，西域成为唐朝的疆土，大唐的兵锋直指中亚。公元640年，唐王朝攻克高昌城（如今新疆吐鲁番），灭亡了高昌国，并在这里设置了安西都护府，新疆再次纳入中国版图。
天宝十年，爆发了恒逻斯之战。这一战当中，唐将高仙芝以安西都护府的四镇兵力，对抗中亚数十万大军，却不落下风。正在两军相持时，葛逻禄突然叛变，唐军这才失利。这一战，唐军败了，但败得不难看，更何况这也是阿拉伯帝国在中亚与唐朝数次交手中唯一取胜的一次。战后，唐朝仍然控制着西域，并且继续扩张。
唐朝鼎盛时期，疆域东起日本海、南据安南、西抵咸海、北逾贝加尔湖，是中国自秦以来第一个未修据胡长城的大一统王朝。唐太宗时期，四夷各族将李世民尊称为天可汗，突厥、回鹘、铁勒、契丹、靺鞨、室韦等民族皆听从唐朝调遣，日本、南诏、新罗、渤海国等藩属国无不以学自大唐引以自豪。
