同时，李靖派出间谍离间颉利可汗的部众心腹。
正月二十五日，在李靖派出的密使威逼利诱下，加之早就与唐探有接触。
颉利可汗的亲信康苏密，果断背叛颉利可汗，秘密携带隋炀帝皇后萧氏以及其孙杨政道投降唐朝。得知康苏密等人投降唐朝，知道己方军心已经被唐军渗透成了筛子，此时与唐军决战，不亚于自寻死路，于是颉利可汗不敢停留，继续率部向阴山撤退。
就在路过白道，原来白氏在武州的定居点时，颉利可汗遭遇了唐朝另一支大军李勣部的截击。
突厥兵大败，颉利可汗率领残兵败将退往铁山一带，最终收拢余众数万人。
经历了白道大败，加之突利可汗威胁在侧，内部又人心不稳，颉利可汗知道自己已经不是唐军的对手，于是再次派执失思力作为特使，到长安向李世民谢罪请降。
说自己愿意举国内附，实际上企图拖延时间，待草青马肥之时，再转移到漠北，伺机东山再起。
然这种小心思如何瞒得住唐朝君臣，在李靖、白集、李勣联名上书，此乃颉利可汗的阴谋，加之朝内白槐、房玄龄等人的分析，最终下令三人继续进军。
务必将颉利可汗留在漠南。
三月十四日，唐军五千骑兵在阴山南麓抓到颉利可汗主力，在唐军轻骑的拖延下，突厥军没有来得及越过阴山，被唐军主力堵在了山脚。
翌日，唐军十余万在李靖、白集、李勣三人的指挥下，向突厥发起冲锋。
这一战打得昏天黑地，飞沙走石，最终突厥人被唐军全歼，颉利可汗率亲卫遁入阴山。
十五日，大同道行军副总管张宝相于阴山西麓抓获颉利可汗，献到京师。
二十九日，李世民向太庙报告俘虏了颉利可汗。
四月二日，御驾行至顺天门，献俘的军官将颉利可汗以及俘获的数十位突厥酋长尽数献上。
与此同时，前来观礼的西北诸蕃邦震动，眼见如此强盛的dtz被唐军一战覆灭，内心惶恐不安。
于是在众酋长蕃主的推举下，李世民接受了西域诸国与草原诸部奉上的“天可汗”尊号。
为了体现自己的合法性，李世民刻“天可汗”玉玺，以此封立他们的君长，代表从此大唐以北的部落、国家都将在天可汗的旗号下生活。
九月八日，李世民下令收埋长城以南的尸骨，并组织官员祭祀阵亡的唐军将士。
二十日，命令从古时以来的英明的君王、圣明的皇帝、贤臣英烈的坟墓都不准割草放牧，春秋致以祭祀。
漠南大捷，让唐朝的声望远播，但李世民并没有因此骄傲自大，反而愈加谦虚，重用原李建成的心腹大臣魏徵，虚心听取他的谏言。
又接连设置律学，颁布《五经》，下令仿造北夏旧例，在全国各州县开设学堂，教化百姓。
为了更好的了解民间风俗。
贞观八年
李世民命令尚书右仆射李靖、特进萧瑀、杨恭仁、礼部尚书王珪、民部尚书白宸、御史大夫韦挺等要臣从长安出发。
鄜州大都督长史皇甫无逸、扬州大都督府长史苏誉、幽州大都督府长史张亮、凉州大都督李大亮等人在当地采风。
右领军大将军窦诞、太子左庶子杜正伦、太子右庶子白宗续、绵州刺史刘德威、黄门侍郎赵弘智等作为皇帝特使暗中出使四方，查漏补缺。
贞观九年
吐谷浑寇边，李世民命令李靖、侯君集、李道宗等出击吐谷浑。
次年大败吐谷浑主力，吐谷浑伏允可汗逃入沙漠，后为国人所杀献于唐军。
李世民另立吐谷浑国王，封为河源郡王，使他统率吐谷浑部众，勿要再教部众犯界，吐谷浑新君叩首以对。