阿史那社尔击败处月、处密二部后，率领军队从焉耆以西直奔龟兹的北境，兵分五路，出其不意地发起进攻。焉耆王薛婆阿那支弃城逃奔龟兹，据守龟兹的东境。阿史那社尔派兵追击，将他擒获斩首，立他的堂弟先那准为焉耆王，让他继续向唐朝进贡。龟兹全国大为震动，守城将领大多弃城逃跑。阿史那社尔进军驻扎在碛口，距离龟兹都城三百里，派遣伊州刺史韩威率领一千多名骑兵作为前锋，骁卫将军曹继叔随后跟进。大军抵达多褐城，龟兹王诃利布失毕、丞相那利、羯猎颠率领五万部众抵抗。两军刚一交战，韩威率领军队假装逃跑，龟兹军队全部出动追击，行军三十里后，与曹继叔的军队会合。龟兹军队感到畏惧，想要撤退，曹继叔趁机发起进攻，龟兹军队大败，唐军追击八十里。
甲戌日，任命回纥吐迷度的儿子、翊左郎将婆闰为左骁卫大将军、大俟利发、瀚海都督。
十一月庚子日，契丹酋长窟哥、奚族酋长可度者各自率领部众归附唐朝。朝廷在契丹部落设置松漠府，任命窟哥为都督；又将其别帅达稽等部设置为峭落等九州，各自任命其辱纥主为刺史。在奚族部落设置饶乐府，任命可度者为都督；又将其别帅阿会等部设置为弱水等五州，也各自任命其辱纥主为刺史。辛丑日，在营州设置东夷校尉官。
十二月庚午日，太子为文德皇后建造的大慈恩寺竣工。
龟兹王布失毕战败后，逃奔都城坚守，阿史那社尔进军逼近都城，布失毕率领轻骑兵向西逃走。阿史那社尔攻克龟兹都城，任命安西都护郭孝恪镇守。沙州刺史苏海政、尚辇奉御薛万备率领精锐骑兵追击布失毕，行军六百里，布失毕走投无路，据守拨换城。阿史那社尔进军攻打拨换城，历时四十天，闰十二月丁丑日，攻克该城，生擒布失毕和羯猎颠。那利脱身逃跑，暗中召集西突厥的部众以及龟兹国的军队一万多人，袭击郭孝恪。郭孝恪在城外扎营，有龟兹人前来告密，郭孝恪没有放在心上。那利率军突然抵达，郭孝恪率领本部一千多人准备入城，那利的部众已经登上城墙。城中归降的胡人与其相互呼应，共同攻打郭孝恪，箭矢刀刃如雨般袭来。郭孝恪抵挡不住，准备出城，在西门战死。城中陷入大乱，仓部郎中崔义超招募到二百人，保卫军资财物，与龟兹军队在城中交战。曹继叔、韩威也在城外扎营，从城西北角发起进攻。那利经过一夜的激战才撤退，唐军斩首三千多级，城中才安定下来。十几天后，那利又召集山北的一万多名龟兹士兵直奔都城，曹继叔率军迎击，大破敌军，斩首八千多级。那利单人独骑逃跑，龟兹人将他擒获，送到唐军军营。
阿史那社尔前后攻克龟兹五座大城，派遣左卫郎将权祗甫前往各个城池，晓谕祸福，各城都相继请求归降，共计得到七百多座城池，俘获男女几万人。阿史那社尔于是召集龟兹的父老乡亲，宣扬唐朝的国威，说明讨伐龟兹的原因，立龟兹王的弟弟叶护为新王，龟兹百姓大为高兴。西域各国为之震动，西突厥、于阗、安国等国争相赠送骆驼、马匹和军粮，阿史那社尔刻石纪功后返回唐朝。
戊寅日，任命昆丘道行军总管、左骁卫将军阿史那贺鲁为泥伏沙钵罗叶护，赐给他鼓和大旗，让他招抚讨伐西突厥尚未归降的部落。
癸未日，新罗丞相金春秋及其儿子金文王入朝拜见太宗。金春秋是金真德的弟弟。太宗任命金春秋为特进，金文王为左武卫将军。金春秋请求改变服饰礼仪，遵从中原的制度，太宗拿出冬服赏赐给他们。
太宗文武大圣大广孝皇帝下之下贞观二十三年（己酉，公元 649 年）
春季正月辛亥日，龟兹王布失毕及其丞相那利等人被押送到京师长安，太宗责备他们后将其释放，任命布失毕为左武卫中郎将。
西南地区的徒莫祗等蛮族部落归附唐朝，朝廷在其居住地设置傍、望、览、丘四州，隶属于朗州都督府。
太宗因为突厥车鼻可汗不来入朝，派遣右骁卫郎将高侃征发回纥、仆骨等部落的兵力袭击他。军队进入车鼻可汗的境内后，各个部落相继前来归降。拔悉密吐屯肥罗察归降，朝廷在其居住地设置新黎州。
二月丙戌日，设置瑶池都督府，隶属于安西都护府；戊子日，任命左卫将军阿史那贺鲁为瑶池都督。
三月丙辰日，设置丰州都督府，任命燕然都护李素立兼任都督。
去年冬天发生旱灾，到这时才降下雨水。辛酉日，太宗勉强支撑着病体来到显道门外，大赦天下。丁卯日，敕令太子在金液门处理政务。
夏季四月乙亥日，太宗驾临翠微宫。
太宗对太子说：“李世积才智有余，但你对他没有恩惠，恐怕他不能真心归顺你。我现在将他贬黜，如果他立刻动身前往贬所，等我死后，你以后可以任命他为仆射，亲自重用他；如果他徘徊观望，就应当将他杀死。” 五月戊午日，任命同中书门下三品李世积为叠州都督；李世积接受诏令后，没有回家就直接前往叠州赴任。
辛酉日，开府仪同三司、卫景