李世积出兵云中，与突厥军队在白道交战，大败突厥军。
二月，己亥日，太宗驾临骊山温泉。
甲辰日，李靖在阴山击败突厥颉利可汗。
在此之前，颉利可汗战败之后，逃窜到铁山，残余部众还有几万人；他派遣执失思力入朝拜见太宗，谢罪请降，请求将全国归附唐朝，他自己也亲自入朝。太宗派遣鸿胪卿唐俭等人前去安抚慰问，又下诏命令李靖率军迎接颉利可汗。颉利可汗表面上言辞谦卑，内心却犹豫不决，想要等到草木繁盛、马匹肥壮的时候，逃到大漠以北。李靖率领军队与李世积在白道会师，两人商议说：“颉利可汗虽然战败，他的部众仍然很多，如果他逃到大漠以北，依靠回纥等九姓部落，路途遥远且险阻，我们再追击就难以追上了。如今朝廷的使者已经到了他的营地，突厥人必定会放松戒备，如果我们挑选一万精锐骑兵，携带二十天的口粮前去袭击，不出战就可以擒获颉利可汗。” 他们把这个计策告诉了张公谨，张公谨说：“诏书已经答应了他们投降，使者还在他们那里，怎么能出兵攻打呢！” 李靖说：“这正是当年韩信能够击败齐国的道理。唐俭这些人又值得什么可惜的呢！” 于是率领军队连夜出发，李世积率领大军紧随其后，唐军行进到阴山，遇到突厥的一千多个营帐，将里面的人全部俘获，让他们随军同行。颉利可汗见到唐朝的使者，十分高兴，内心安定下来，不再设防。李靖派武邑人苏定方率领二百名骑兵作为前锋，趁着大雾行军，距离颉利可汗的牙帐还有七里远的时候，突厥人才察觉。颉利可汗骑上千里马率先逃走，李靖大军赶到，突厥部众于是溃散奔逃。唐俭得以脱身，逃回唐朝。李靖斩杀突厥兵一万多人，俘获男女十余万人，缴获各种牲畜几十万头，斩杀了隋朝的义成公主，擒获了她的儿子叠罗施。颉利可汗率领一万多人想要逃到大漠以北，李世积率军驻守在碛口，颉利可汗赶到之后，无法通过，他手下的各大酋长都率领部众投降，李世积俘获五万多人之后返回。唐朝的疆域拓展到从阴山以北到大漠的区域，捷报用露布传递到京城。
丙午日，太宗回到宫中。
甲寅日，朝廷因为攻克突厥，大赦天下。任命御史大夫温彦博为中书令，守侍中王珪为侍中；守户部尚书戴胄为户部尚书，参预朝政；太常少卿萧瑀为御史大夫，与宰相大臣一同参议朝政。
三月，戊辰日，朝廷任命突厥夹毕特勒阿史那思摩为右武候大将军。
四方夷族的君主首领前往皇宫，请求太宗担任天可汗，太宗说：“我身为大唐天子，又要兼行可汗的事务吗？” 文武群臣以及四方夷族都高呼万岁。从此以后，太宗用玺书赐给西北各族的君主首领时，都自称天可汗。
庚午日，突厥思结俟斤率领四万部众前来投降。
丙子日，朝廷任命突利可汗为右卫大将军、北平郡王。
起初，始毕可汗任命自己的叔父苏尼失为沙钵罗设，让他统领五万部落，牙帐设置在灵州的西北方。等到颉利可汗政令混乱的时候，只有苏尼失所统领的部落没有背叛。突利可汗前来投奔唐朝之后，颉利可汗立苏尼失为小可汗。等到颉利可汗战败逃走，前去依附苏尼失，想要投奔吐谷浑。大同道行军总管任城王李道宗率领军队进逼苏尼失，让他捉拿颉利可汗并送往唐朝。颉利可汗带着几名骑兵连夜逃走，藏匿在荒僻的山谷之中。苏尼失十分恐惧，派人骑马追赶，擒获了颉利可汗。庚辰日，行军副总管张宝相率领大军突然赶到沙钵罗设的营地，俘获颉利可汗，送往京城长安，苏尼失率领全部部众前来投降，大漠以南的地区于是没有了突厥的势力。
蔡成公杜如晦病情严重，太宗派遣太子前去探望病情，又亲自前往杜如晦的家中看望他。甲申日，杜如晦去世。太宗每次得到好的物品，就会想起杜如晦，派人赏赐给他的家人。过了很久，太宗提到杜如晦的时候，一定会流下眼泪，对房玄龄说：“你和杜如晦一同辅佐朕，如今我只看到你，却看不到杜如晦了啊！”
突厥颉利可汗被押送到长安，夏季，四月，戊戌日，太宗亲临顺天楼，大规模陈列仪仗兵卫和文物典章，召见颉利可汗，数落他的罪状说：“你依仗着父兄留下的基业，放纵情欲，施行暴虐，自取灭亡，这是第一条罪状；多次与我订立盟约却又背弃盟约，这是第二条罪状；依仗强大，喜好战争，导致尸横遍野，这是第三条罪状；践踏我们