原来，李世民早已对颉利的信誉问题产生了怀疑，他认定这只是颉利的缓兵之计，再也不愿意给垂死挣扎的颉利以任何保存实力的机会了。他决定，督促李靖他们趁热打铁。再给颉利最后一击，彻底解决这个言而无信的家伙。
三月，李靖、李勣趁着双方接触谈判的时机，找到了突厥主力的藏身之处，大举进兵。唐军在铁山附近一举全歼突厥军队，占领了大漠南北。惊魂落魄的颉利可汗早已威风不再，他找了一匹千里马准备向西逃窜到吐谷（yu）浑（鲜卑族的一支，控制区域在今青海）。
但当他逃到他的侄子沙钵罗的部落时，被唐军副总司令（行军副总管）张宝相的部队俘获，并立刻被送到长安献俘。东突厥灭亡（682年，突厥残余势力曾再度建立后突厥帝国，最终在744年亡于回纥）。大唐终于肃清了这股危害边疆多年的强大势力，版图也扩大到了今天的贝加尔湖以北。原属突厥的部落有的北附薛延陀。有的西奔西域，其余10多万人投降唐朝。
这一战是李靖军事生涯的最高成就。李世民激动地对他说：“当年李陵带着5000人马，其间曾投降匈奴，尚且在青史留名。现在你只带领3000轻骑兵深入敌境，收复定襄、威震北方，实在是古今未有为的功勋啊！”不久。李靖因功被封为代国公。
李世民时代是唐朝拓边最猛烈的时期，也是获胜最大的时期。贞观年间，唐朝依次取得了对东突厥、吐蕃、吐谷浑、高昌、焉耆、西突厥、薛延陀、高句丽、龟兹甚至包括对印度用兵的胜利，这些胜利奠定了唐朝近300年的基业。唐军出击定襄、痛歼突厥，活捉颉利可汗，也是唐朝历史上拓边战争中最辉煌的胜利。
颉利可汗也是有史以来，第一个被中原军队活捉的草原帝国最高统治者。四月初三，意气风发的李世民大帝登上顺天门（长安宫城正南门），召见他的俘虏——突厥颉利可汗。李世民当面责斥他不断背盟、恃强好战，并历数他掠夺百姓的5大罪状等等。
颉利作为一个失败者，已经没有丝毫的发言权。面对着李世民这样千载难逢的雄主，他也早已没有了往日的威风，此时惟有腿若筛糠、魂飞魄散、满嘴求饶，歌颂李世民的伟大圣明，希望人家能留自己一条性命。有些人就是这样，平时飞扬跋扈、不可一世，但是一到生死关头，贪生怕死的窝囊样就暴露无遗了。
独裁者尤其对生有着深深的眷恋，安史之乱时仓皇逃往四川的李隆基，八国联军侵华时化妆逃亡西安的慈禧太后，西安事变中的蒋介石不都是这种德性吗？李世民看到这个曾经让自己忌惮几分的颉利可汗，如今拜倒在自己脚下可怜巴巴、一副落水狗的模样，成就感、虚荣心一下子都满足了。
所以，胜利者李世民语气放缓了一些，决定暂时放他一马。李世民对颉利说：“凡是对我有功的，我一定不会忘记他；和我有仇恨恩怨的，我却最终会忘记他。要说起来，你的罪状确实不小。你这个人曾经多次言而无信，侵犯我大唐的疆土。
不过，自从渭水会盟以来，你没有大规模的入犯，所以我可以先不杀你，只把你的罪行先记录下来，以观后效。”颉利对大唐的不杀之恩，感激流涕。
随后，李世民把颉利和他的家属安置在皇家车马署（太仆寺），厚加款待。颉利却依然闷闷不乐，毕竟以前吆五喝六、前呼后拥的景象已经一去不复返了。他不住房屋，而在院子里搭起了帐篷（就像利比亚前领导人卡扎菲一样）。
经常同家人一起悲歌哭泣，逐渐地身体消瘦、面容憔悴。李世民知道了，就格外开恩派他担任虢（guo）州州长（刺史，州治在今河南灵宝）。并且对他说：“虢州靠近山区，麋鹿等野兽很多，你可以经常去游猎。”颉利舍不得长安的繁华而不愿前去，李世民就又任命他做禁军第二军长（右卫大将军），并赏赐他大量田宅。
4年后一代枭雄颉利病死，李世民召集他的旧部按照突厥风俗对他进行火葬，还在灞水东面为他修建了高大的坟墓。追封他为赠归义王，并让他儿子终身世袭其职位。李世民正在以自己以德报怨岛腿烁聍攘Γ感动所有人，包括他原来的敌人。
东突厥灭亡之后，不少部众内迁归附唐朝。如何处理他们，这是个大问题。李世民召集群臣商议，一些大臣主张把他们分到内地各州县，改变他们的生活和风俗，使他们逐渐汉化，变成汉人。
还有一些大臣像魏征等，认为突厥“非我族类，其心必异”，迁到内地会形成后患，主张让他们回到原地。李世民在许多重大问题上都对魏征言听计从，可是这次并没有采纳他的意见，而同意了温彦博的主张。温彦博建议把内迁的突厥人安置在朔方（今内蒙古南部乌审旗一带），保全原有的部落，仍由酋长治理，维持原有的风俗习惯，仍以畜牧业生产为主。
这也体现了魏征的狭隘、短视和李世民胸襟的广阔，有江海般的度量才能成就这样的不世之功。原来突厥的首领分别得到任用和安置，这样就安抚了内迁的突厥部众，不少内迁的突厥人住进了长安城。这就是古代的“民族区域自治”啊。
据统计，当时长安城有近万户突厥人家，城内蕃汉杂居，少数民族人有的戴汉帽的，汉人也有戴蕃帽的，和睦相处、亲热非凡，就连太子也常把突厥