与此同时，李世绩军也抵达了曳咥河，乙毗射匮可汗举西突厥十万骑兵前来抵抗。
李世绩率领唐及定襄突厥部万余骑兵前出迎敌。
乙毗射匮可汗见唐军兵少，于是大胆进兵包围，李世绩下令让步兵据守南面的高地，持长矛向外；自己领骑兵列阵于北坡。
见此情景，乙毗射匮可汗的骑兵三次冲击大唐的步兵，却未能动摇唐军阵脚。
李世绩趁势纵骑兵反攻，乙毗射匮可汗被唐军从后侧突袭，西突厥大败。
第二天，唐军继续追击，五弩失毕全部投降唐军。
五咄陆部的首领得知乙毗射匮可汗兵败，奔南道归附大唐遣出的安抚大使李思摩。
兵败之后，乙毗射匮可汗率领残部潜逃。
其时正值大雪，众将要求等到雪停以后再进兵追击，捉拿乙毗射匮可汗。
然而李世绩认为现在可以趁着天降大雪的机会，攻敌不备，从而一举建功。
这个建议得到了薛仁贵和李钦陵的赞同，并且二人纷纷请求率兵出战，捉拿乙毗射匮可汗，于是，李世绩思考再三，决定让薛仁贵以及李钦陵率军追击。
于是，唐军冒雪昼夜兼程，行军到金牙山，追上乙毗射匮可汗残兵，击破西突厥牙帐，俘获数万人。
乙毗射匮可汗再次渡伊丽水西逃，薛仁贵追到碎叶水，俘获乙毗射匮可汗部众。
见情形已是退伍可退，乙毗射匮可汗只能逃到苏咄城，城主伊涅达干将他们逮捕，送往石国。
石国王将贺鲁父子交给追击到石国的薛仁贵以及李钦陵，至此，西突厥正式宣告灭亡。
在结束战争之后，李世绩按照朝廷的指示，安排西突厥各部落内迁到安西都护府辖地周围居住，并且让他们开通道路，在大唐安西都护府与西突厥各部族之间加强联系。
并且还设立驿站，给西突厥部众重新划分牧场，恢复畜牧业生产。
西突厥部众自然是感恩戴德，感谢大唐的宽仁大量。
见突厥人这么上道，大唐自然是无比满意。
在击败西突厥之后，西域各国都开始上表请求归附。
(本章完)