隋末唐初，正是北方突厥族强盛的时期，唐高祖李渊因初起兵时势力太弱，曾经卑辞厚礼，称臣于突厥，要他们出兵相助，并且约定：一旦攻下长安，土地、人口归李渊，金帛财物则归突厥，所以突厥连年入寇，成了初建不久的唐王朝的大患。
唐太宗贞观三年（629年），代州都督张公谨上了一道奏章，说因为突厥颉利可汗骄横无道，突厥发生内乱，建议乘机出兵讨伐。这年十一月，唐太宗命兵部尚书李靖为定襄道行军总管，与其他各路兵马一起，共十万大军，分头出击突厥。对于唐朝来说，这是一次规模较大的反击战。过去对突厥不断和亲，送钱送物，却不能消除边患，边境上的战争互有胜负，无法雪洗被侵凌的耻辱。这一次胜负如何？自从派出大军，唐太宗的心中就没有轻松过。不过，对于李靖等将领，唐太宗是极为放心的。在削平国内军事割据势力的过程中，李靖屡立大功，几乎百战百胜。唐高祖李渊曾经夸赞他说：“古时的名将韩信、白起、卫青、霍去病之流，如何能比得上李靖！”
这些年来，李靖多次带兵抵御突厥，可谓知己知彼了。受命之后，他率领着三千骁骑，从马邑出发，乘敌人不备，直扑恶阳岭。
朔风扑面，痛如刀割，战马呼出的热气，转眼间即凝结为白霜，冷月如钩，照在铁甲之上，泛出幽幽的寒光。往北望去，就是古城定襄了，这里牧场肥沃，草丰羊肥，是北疆较为富庶的地带。突厥颉利可汗的牙帐就建在这里。在这天寒地冻的冬夜里，突厥人无论如何也不会想到会有唐军来突袭。
李靖一声令下，三千骁骑上马飞驰，马蹄敲击在冰冻的地面上，犹如无数面战鼓在擂响，声势吓人。一顶顶帐篷被扯翻了，刚从暖衾中钻出来的突厥兵还没来得及抄起武器，便成了刀下之鬼。牲畜栏被踹倒了，牛羊遍野乱窜，到处一片鬼哭狼嚎之声。
李靖的骑兵突然又像旋风一样消失了。颉利可汗一夜惊慌失措，天明后查点人马，发现折损无数。部下报告说，昨夜偷袭的是唐朝大将李靖。颉利可汗脸上变了颜色，惊恐地说：“假如唐朝不是倾国而来，李靖怎么敢孤军到此！”部下们听了，都觉得不寒而栗。正说着，李靖的铁骑又冲到了，将士们呐喊着挥刀乱劈，将突厥兵又冲了个人仰马翻。一天之中，李靖多次发起攻击，再加上突厥人风声鹤唳地自相惊吓，不知骚乱了多少回。颉利可汗不敢再待在定襄，将牙帐转移到碛口。
李靖又派出间谍去离间颉利可汗的亲信，于是一向受颉利可汗信任的康苏密向唐朝投降。当初隋炀帝萧皇后和炀帝的孙子杨政道投奔突厥，被安置在定襄，康苏密便将他们一股脑儿地抓起来献给唐朝，带到了京城长安。
颉利可汗实在是吓破了胆，继续向北逃窜，一直跑到阴山以北的铁山。
为了等候时机东山再起，他施了一个缓兵之计，派遣执失思力为使者，见到唐太宗，说是请求举国归附唐朝，他本人也要亲自来朝见大唐天子。
唐太宗见多年仇敌愿意低头，心中很高兴，就派鸿胪卿唐俭前去抚慰，又下诏让李靖带兵去接颉利可汗。
李靖带兵来到白道，与另外一员大将李世会合，两人商量说：“颉利虽然战败，但他手下的兵马仍很强盛，假如他逃到大漠以北，去依附其余部族，那么路途遥远，很难追得上。现在朝中使节正好到他那里，敌虏必然心中松懈，若选精骑一万，带上二十天的粮食，前去袭击，不需费力便可将其擒获。”两人商定之后，决定李靖带兵先行。李靖把这个计划告诉了张公谨，张公谨迟疑道：“皇上已下诏书准许他们投降，况且使者还在那里，怎么可以前去袭击！”
李靖想不到这位多年戍守边关的将军也有迂腐的时候，就不耐烦地回答说：“这种情形正和当年韩信破齐一样。至于唐俭这种人，即使因此被突厥人杀掉又有什么值得可惜的！”说罢，立即传令，大军连夜出发，李世随后而行。
颉利可汗见到唐俭，听他宣达了唐太宗准其投降的诏书，心中不禁暗喜。因为只要再拖延一段时间，待春草繁茂，战马复壮，他们就可以越过大漠，跑到唐军追击不到之处。以后有时机，再来报这不曾有过的惨败之仇。
然而，李靖与李世的大军却如巨网一般无声地撒来，不仅颉利可汗没有想到，就连唐朝君臣也都毫不知情。
大军一路疾行，沿途遇到颉利可汗派出侦探军情的突厥人，全部擒住，带在军中一同前进，行至阴山，共俘获营帐一千多张。
快要到颉利可汗的巢穴了，李靖令手下将领苏定方率领两百名骑兵做先锋，自己随后跟进。正巧起了大雾，苏定方领命而去，一直跑到离颉利可汗牙帐只有七里路的地方，才被敌人发现。突厥兵已是惊弓之鸟，仓促上马迎战，颉利可汗自己却跳上千里马抢先逃命。突厥群龙无首，被苏定方冲得乱跑一气。这时李靖赶到了，大军一拥而上，纵马劈杀，突厥兵彻底溃散了，一万多士卒被砍了脑袋，十几万男女成了俘虏，数十万牲畜被唐军缴获。颉利可汗的妻子是隋朝义成公主，在乱军中被杀。颉利可汗的儿子叠罗施被擒。颉利可汗带着一万多残部想穿越大漠，被李世挡在碛口，无法通过，只得另投吐谷浑，最后被大同道行军副总管张宝相抓获，押送到长安。
唐太宗听到李靖击破突厥的消息，心情激荡，对侍臣感叹道：“朕听说主忧臣辱，主辱臣死。过去国家在草创时，太上皇（指李渊）为了不使百姓受难，不得已而向突厥称臣，朕如何能不痛心疾首！朕志灭突厥，一直坐不安席，食不甘味。现在仅仅派出一支偏师，便无往而不胜，可汗纷纷归降，过去的耻辱，难道不是一夕洗雪了吗！”
一直成为唐朝边境大患的突厥败亡了，唐朝疆域由阴山一直往北扩展至大漠，恒安、定襄等地被收复。这年三月，与唐朝毗邻的各少数民族慑于唐王朝的军威，各派使节齐集长安，给唐帝奉上“天可汗”的尊号，唐太宗非常高兴，此后凡与西方各国酋长有书信往来，皆自称天可汗。
回想武德九年（626年），唐太宗刚在玄武门之变中杀掉太子李建成与齐王李元吉，夺得太子之位，颉利可汗便乘乱率军直抵长安，在渭水边上耀武扬威，虽然最后言和而去，但对唐朝来说又是一场大辱。因此对于李靖的功绩，唐太宗是非常赞赏的，他曾对李靖说：“当年李陵率五千步卒出征，不免于投降匈奴，然而尚且得以垂名于青史。卿仅以三千轻骑深入敌虏巢穴，克复定襄，威镇北狄，这等气概和功绩，真是从古至今从来没有过。足可以报往年渭水之役的大仇了。”
然而，由于御史大夫温彦博妒忌李靖的功劳，对唐太宗进谗言说他的军队纪律败坏，致使突厥原有的许多珍奇宝物都被乱兵抢走了。唐太宗不辨是非，将李靖狠狠地斥责了一顿，李靖也不辩解，只是磕头谢罪。
过了一段时间，唐太宗对李靖说：“隋将史万岁攻破达头可汗，不但没有得到奖赏，反而因为过错被杀戮。朕不会这样，我将赦免你的过错，奖励你的功绩。”于是给了他不少赏赐，提升了官职。
又过了一段时间，唐太宗才有所醒悟，告诉李靖说：“前些时候有人谗言诬陷你，现在朕已明白了，请你不要介怀。”再次给了李靖赏赐。
贞观八年（634年），李靖因为脚上有病，行走不便，就上表请求卸任。唐太宗觉得历来身居富贵之中的人，大都贪恋名位，很少有知足的，即使身患疾病，也要勉强支撑，而像李靖这样能够激流勇退的明智之人，实在不多见。
因此，唐太宗特地下诏，准许李靖在家养病，不减俸禄，只须等脚病稍好一些之后，每过两三天到门下和中书两省去过问一下政事，并且又加了赏赐和名位。后来还赠送给他一根灵寿杖，以便他扶着行走。
时隔不久，西北地区的另一个游牧民族吐谷浑举兵侵扰凉州，唐太宗遣使宣谕，没起作用，于是下诏大举讨伐。
西北地形复杂、气候恶劣，吐谷浑又是一个善于骑射的民族，唐太宗很想有李靖这样的良将挂帅征讨，才不至于误事。然而李靖已经六十五岁了，又有病，而且刚刚批准他告老养病，因此唐太宗心中很犯难。有一次，他说漏了嘴，对身边的侍臣道：“若是有李靖为帅，真是再好不过了。”李靖听说之后，就找到宰相房玄龄，对他说：“我李靖年纪虽老，仍然可以上马出征。”
房玄龄把这话告诉了唐太宗，太宗十分高兴，立即任命李靖为西海道行军大总管，统领兵部尚书侯君集、刑部尚书李道宗、凉州都督李大亮、右卫将军李道彦、利州刺史高甑生等五路总管，出兵征讨吐谷浑。
第二年夏天，大军来到伏俟城，吐谷浑可汗伏允打了一个败仗之后，放火烧掉了野草，想饿死唐军的战马，然后率轻兵逃入大漠。李靖召集众将议事，诸将认为战马无草可吃，十分瘦弱，不能再深入大漠作战。侯君集说：
“敌虏一向强悍，现在一败之后，如鼠逃鸟散，连侦骑都绝迹了，其君臣父子分散各处，失去联系，若去攻取他们，就像捡几颗草籽那样容易。现在如果不乘胜而进，以后必定后悔不迭。”李靖认为此语很有道理，于是决定继续追击，分兵两路深入大漠。李靖与薛万钧、李大亮走北道，侯君集、李道宗走南道。
不久，李靖部将薛孤儿在曼头山与吐谷浑一部相遇，薛孤儿奋勇破敌，杀掉其名王，缴获了很多牲畜，唐朝大军得以补充了军粮。
几天之后李靖又在牛心堆、赤水源等地打败吐谷浑。
另一路唐军深入荒原，行了两千多里路皆没有人迹，虽在夏天，霜雪不断，人啃冰、马吃雪，一路辛苦异常，终于在乌海追上伏允，经过一场战斗，唐军大胜。
李靖督率唐军转战追杀，翻越积石山，经过那里的黄河源头，到了且末（在今新疆且末附近）。听说伏允已逃到突伦川，唐军又深入荒原追击，由于大漠中无水，将士们只好刺马血饮之解渴。最后，伏允的牙帐被唐军袭破，数千名吐谷浑士卒被斩首，二十多万头牲畜被唐军缴获。伏允虽然再次逃脱了，但他的妻儿都成了俘虏。
不久，伏允在荒漠中走投无路，被左右的人所杀。伏允的儿子举国归降，唐王朝的又一个边患被讨平了。
在这次出征过程中，利州刺史高甑生为盐泽道总管，因延误了军机，受到李靖的斥责。高甑生怀恨在心，诬告李靖谋反。唐太宗下令司法机构审查，结果高甑生因诬陷而获罪。李靖为了避嫌，回来之后躲在家里关上大门养病，不与任何宾客往来，甚至连亲戚都很难见到他。
对于这位功勋卓着的老将，唐太宗没有吝惜官爵与赏赐。李靖先后被封为卫国公，贞观十七年（643年）时，他的画像与长孙无忌、李孝恭、杜如晦、魏徵、房玄龄、尉迟敬德等二十四名功臣一齐被画在了凌烟阁上，得到了极大的荣宠，也引起了后世无数人的羡慕。贞观二十三年（649年），李靖与唐太宗同一年去世，死时七十九岁。
