东突厥的颉利可汗多次领兵南下侵扰,还支持梁师都等割据势力,阻挠唐朝的统一,唐太宗曾经想利用他和突利可汗的矛盾弱化突厥。贞观三年(公元629年),突利战败,代州都督张公瑾趁机上奏说已经可以讨伐突厥了,认为:“颉利放纵欲望,逞其贪暴,诛杀忠良,亲近奸佞,这是其一。薛延陀等各部族全都背叛他,这是其二。突利、拓设、欲谷设等人全都得罪了颉利,无处容身,这是其三。塞北地区霜冻干旱,粮草缺乏,这是其四。颉利疏远其同族,而亲信胡人,胡人反复无常,大军一到,肯定会内乱,这是其五。中华之人前往塞北避乱的很多,听说他们全都聚众作乱,占据险要,大军出塞后自然响应,这是其六。”

太宗认为颉利虽然请求和唐朝和亲,却又增援梁师都,于是八月十九日,他就任命兵部尚书李靖为行军总管,前去讨伐突厥,任命张公瑾做李靖的副手。然后十一月二十三日,任命暂代并州都督李世勣为通汉道行军总管,兵部尚书李靖为定襄道行军总管,华州刺史柴绍为金河道行军总管,灵州大都督薛万彻为畅武道行军总管,聚集了十多万大军,全都受李靖督率,分路出击突厥。十二月初二,突利入朝觐见。太宗对侍臣说:“过去太上皇(指李渊)为了百姓的缘故,被迫向突厥称臣,朕时常觉得痛心。如今突厥可汗来向我磕头,多少可以洗雪前耻了。”

翌年(公元630年)春季正月,李靖率领三千精锐骑兵从马邑进到阻岭驻扎,夜袭定襄,将城攻破。颉利没有料到李靖突然杀到,大惊说:“唐朝要不是派发了倾国之兵前来,李靖怎么敢孤军深入,来到此处?”他的部众一天内数次受惊,于是被迫把牙帐迁徙到大漠边缘。李靖又派间谍去离间颉利的心腹,于是劼利所亲信的康苏密就带着隋朝的萧皇后和隋炀帝的孙子杨政道前来投降。同月,李世勋出云中,和突厥军在白道激战,获得大胜。二月初八,李靖在阴山大败颉利的军队。起初,颉利既然失败,就逃蹿去了铁山,剩余的部众还有数万,于是就派执失思力入朝觐见,谢罪、请求全国都归附唐朝,自己也来朝觐。太宗派鸿胪卿唐俭等人抚慰他,并且下诏让李靖领兵去迎接颉利。颉利表面上虽然卑躬屈膝,内心还有所犹豫,想要等到草青马肥以后,就逃入漠北。李靖和李世勣在白道会师,一起商量说:“颉利虽然战败,但部众仍然不少,倘若逃去大漠以北、依靠突厥九姓旧族,道路又遥远又险阻,很难追得上他。如今传诏的使者到了他那里,他一定会放宽心,我们要是挑选一万精锐骑兵,带着二十天的粮草前去袭击,不用作战就能将他擒获。”他们把谋划告诉了张公瑾,张公瑾说:“诏书已经答应他投降了,使者还在他那里,怎么好去攻打?”李靖说:“韩信就是用这个办法攻灭了齐国,唐俭之流有什么可惜的?”

于是他率领兵马,连夜进发,李世勣跟随在后,部队来到阴山,遭遇突厥一千多营帐,全都俘虏了让他们跟随前进。颉利见到唐朝来使非常高兴,心定了下来。李靖派武邑苏定方率领两百骑兵作为先锋,趁着大雾前进,距离牙帐七里,敌人才发觉。颉利骑着千里马先逃走,李靖军队杀到,突厥军彻底崩溃。唐俭也得以脱身归来。李靖斩杀一万多人,俘虏男女十多万人,掳获各类牲畜数十万头,杀死隋朝的义成公主,擒获其子叠罗施。颉利率领一万多人想要穿过大漠,李世勣陈兵于大漠入口,颉利来到后无法穿越,大酋长们全都率领部众投降,李世勣俘虏了五万多人后归还。此战开拓土地,从阴山北面直到大沙漠,公开奏捷,传回朝廷。不久后,行军副总管张宝相追上并俘虏了颉利,大漠以南,再没有和唐朝敌对的势力了。

唐朝灭亡东突厥以后,四方外族的首领齐集宫阙,请求尊称太宗为天可汗。太宗说:“我是大唐天子,又要做可汗的职务吗?”群臣和外族全都欢呼万岁。从此后太宗写给西北各族首领的玺书中,全都署名“天可汗”。