首战取胜之后，李靖果断分兵又分南北两路，沿青海湖南北两岸追歼敌军。李靖亲率部分兵力走青海湖北道，切断吐谷浑通往祁连山的退路，并迂回到吐谷浑的都城——伏俟城。另外派一部分军队在苏定方的率领下由南道追击难逃的吐谷浑军队，形成铁钳形夹击。
唐军长途行军上千里，沿途作战数十次，进行了一场史无前例
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的长途追歼作战；将吐谷浑军队直接追至浩瀚的高原戈壁大沙漠，吐谷浑可汗慕容伏允在仓惶逃走途中死去，其子慕容顺率部归顺大唐。
李世民封他为可汗、西平郡王，在长安赐府邸居住。吐谷浑全境统统纳入了大唐帝国的版图中。
李世绩带领大军进入薛延陀，夷男可汗连忙找自己大儿子大度设回来抵御。可是大度设在五柳城一战已经被罗成消灭了自己的主力步兵。
他带领手下的异族骑兵急急忙忙往回跑，又被李道宗设计伏击，杀死大半，等回到了薛延陀手早已经没有多少可用之兵。
夷男可汗的二儿子拔灼嫉妒大哥大度设的功劳和威望，趁机构陷，夷男可汗现在已经不是原先谨小慎微的薛延陀大汗，他现在听不进逆耳之言，所以对耿直的侧室所生的大度设也有些不满。
拔灼却天天在父皇身边，甜言蜜语深的夷男可汗信任；所以他听了拔灼的话杀死了大度设，让拔灼继任大度设的位置带兵抵挡唐军。
拔灼认为大度设太过小心有辱薛延陀的勇武，所以决定带领大军夜袭唐军的大营。
然而，李世绩预计到了薛延陀会突然袭击的，命令执失思力率领一部分精兵保卫夏州留守大营。拔灼攻击，他和郭孝格、高侃等人设置陷阱，做好了埋伏。
拔灼带着大军连夜到了唐军的阵地发现唐军大营防守稀松，所以带领大军发动了袭击。执失思力早就做好了准备，一通弓箭加上霹雳弹杀的薛延陀大军打败。拔灼在手下的保护下慌忙后撤，很快又再次遭到了伏击，手下士兵死伤大半。
等他回到自己大营，刚到营门口又是喊杀声震天，阿史那杜尔和李愔已经奉命偷袭了他的大营。拔灼没有办法再次杀出一条血路慌慌张张的跑回了自己的老巢。
夷男可汗听说拔灼打败，这才后悔杀了自己的儿子大度设，要捉拿拔灼法办。拔灼事先得到了消息，趁着兵权在手，率先发动了政变杀死夷男可汗，自立为多弥可汗。
拔灼易怒多疑；他不用夷男的大臣，用自己的亲信取代他们。这导致贵族不服从他。他作出回应，杀死了大批贵族。薛延陀的附庸回纥，其首领葛菩萨与仆骨和同罗反叛拔灼，投降了唐朝。
李世绩乘机带领大军突进，拔灼命令手下大将阿波设率领数万人前来抵抗。高侃献计和李愔装作外出游猎为诱饵前去引诱敌人。
李世绩同意了他们的计划，李愔和高侃只带了数百人前去引诱阿波设。阿波设听说对面的年轻人是大唐的皇子，发现他们人马又不多；知道机不可失，赶紧带人前来擒拿。
结果他们被引进了李世绩的埋伏圈，李世绩大军尽起将敌人团团包围。然后厮杀了一天一夜将阿波设的大军全部杀死。
这一战彻底震慑住了薛延陀人，薛延陀的附属部落拔野古、多滥葛、思结、阿跌、契苾、跌结、