随后，高仙芝兵分三路，会攻吐蕃的连云堡(今阿富汗东北部喷赤河南源兰加尔)：一路由疏勒守捉使赵崇玼统3000骑兵从北谷向吐蕃连云堡；一路由拨换守捉使贾崇瓘统领，自赤佛堂路南下；一路由高仙芝与中使边令诚率主力从护密国南下。三路兵马约定于七月十三日辰时在连云堡下会合。
三路兵按时出发，如期抵达。连云堡南面依山，北临婆勒川，堡中吐蕃守军仅有千人，又在城南15里处因山为栅，有兵**千人，遥相声援。当唐军进至婆勒川时，河水暴涨，无法渡河。高仙芝认真分析了当前的形势，认为唐军必须尽快渡过婆勒川，否则吐蕃守军一但发现唐军，势必做好准备，那样一来将大大增加唐军攻占连云堡的困难。于是他命兵士每人自备三天干粮，准备次日清晨渡过。将士都不敢相信高仙芝会下这样的命令，“皆以为狂”。次日清晨，婆勒川河水低缓，唐军迅速渡过了婆勒川，以至“人不湿旗，马不湿鞯，已济而成列矣”。高仙芝见此情景，兴奋不已，对边令诚说：“向吾半渡贼来，吾属败矣，今既济成列，是天以此贼赐我也”。随后高仙芝指挥唐军攻城。吐蕃守军未料到唐军能突然至此，大为惊骇，慌乱中只能依山拒战，滚木擂石如雨而下，不可攀登。高仙芝任命郎将李嗣业为陌刀将，下令说：“不及日中，决须破虏！”李嗣业手持一旗，领陌刀手自险处先登，奋力杀去，自辰时至巳时，大败吐蕃，斩首5000级，俘虏千余人，余皆逃入山谷。唐军缴获战马千余匹，衣资器甲数以万计。