在分析地理形勢的時候，李靖也是下足了功夫。吐穀渾所在地區多山脈、高原和荒漠。這對吐穀渾來說，就像是老天爺給他們的保護罩，可對唐軍來說，那就是一道道難關。李靖拿著地圖，看了又看，琢磨了好久。他心想：“這地形雖難，但也不是沒辦法。我們可以利用這些複雜的地形，來個分兵合擊、迂回包抄，打破吐穀渾的防線，讓他們防不勝防。”
李靖對侯君集與任城王道宗說道：“我欲分諸軍為兩道，我與李大亮由北道入，侯君集與道宗由南道入，兩麵夾擊，定能破敵。”
侯君集與道宗對視一眼，一齊點頭道：“好，就依將軍之計。”
大軍出征，北道上，李靖率大軍前行。士兵們步伐整齊，鎧甲在陽光下閃爍。行至牛心堆，隻見前方吐穀渾戍兵嚴陣以待。
李大亮對李靖說：“將軍，吐穀渾戍兵在此，看來是想阻攔我們。”
李靖微微一笑：“無妨，我軍士氣正盛，一鼓作氣，擊退他們！”說罷，他拔劍高呼：“將士們，為了大唐，為了陛下，衝！”
唐軍如猛虎下山，衝向吐穀渾戍兵。喊殺聲震天，吐穀渾戍兵很快被擊退。
大軍繼續前進，來到赤水源，又遇吐穀渾戍卒。李靖部將薛孤兒主動請戰：“將軍，末將願率一支軍前去破敵。”
李靖點頭：“好，你速去速回。”
薛孤兒分兵進拔曼頭山，一番激戰，斬吐穀渾名王，還繳獲大量雜畜。士兵們歡呼雀躍，薛孤兒回營向李靖複命：“將軍，末將不負所望，斬殺名王，這些雜畜可接濟軍食。”
李靖大笑：“好！你立下大功，待班師回朝，定有重賞。”
再說南道一軍，侯君集與任城王李道宗率軍深入。一路上，晝行夜宿，周圍杳無人煙，仿佛整個世界隻有他們這支軍隊。直趨二千餘裡後，來到邏直穀。這裡山深徑險，環境惡劣得讓人膽寒。居然在盛夏時節降霜，將士們凍得瑟瑟發抖。
一個士兵牙齒打著顫，對同伴說：“這鬼地方，夏天還這麼冷，真是要命。”
同伴苦笑著回答：“彆抱怨了，咱得跟上隊伍。”而且這裡無水可汲，無草可依，大家隻能人啃冰，馬啖雪，艱難前行。
侯君集看著士兵們受苦，心中不忍，但仍堅定地說：“將士們，我們不能退，一定要打敗吐穀渾，為大唐爭光！”
道宗也大聲附和：“對，我們是大唐的軍人，沒有克服不了的困難！”
好不容易，他們到了烏海，剛看見吐穀渾的軍帳。侯君集興奮地大喊：“兄弟們，就是現在，殺！”當下麾兵殺入，踹破虜營。吐穀渾可汗伏允倉皇遁去，番眾也無心接仗，各自逃生。可慌亂中，他們越想逃走，卻越陷入絕境，一半被唐軍截頭割耳，變做了塞外遊魂。
伏允狂奔至突倫川，留天柱王在赤海。天柱王擁著精銳，扼險自固。李靖偏將薛萬均兄弟冒險輕進，結果陷入敵中。天柱王指揮番兵，把二薛困住垓心。
薛萬均著急地對薛萬徹說：“兄弟，這次我們大意了，得想法子衝出去。”薛萬徹咬牙道：“大哥，拚了！”
二人分頭衝突，可敵人太多，不能突圍，甚至中槍失馬，隻能徒步奮鬥。從騎十死六七，情況危急萬分。
虧得左領軍將軍契苾何力，率數百騎往援。他一馬當先，大呼突入敵陣，那氣勢如戰神下凡，所向披靡。萬均、萬徹，乘勢殺出重圍，與契苾何力並軍奮擊，天柱王抵擋不住，乃敗北奔逃。
至契苾何力等收兵下營，李靖也領軍馳到。大軍休息了一天，李靖下令拔營再進。行軍途中，經過磧石山河源，這裡一片荒蕪，狂風卷著沙石呼嘯而過，打在士兵們的臉上生疼。但大家沒有絲毫怨言，繼續前進，直窮吐穀渾西境，才探得伏允在突倫川。
契苾何力對李靖說：“將軍，我願為先鋒，誓擒伏允。”
薛萬均想起之前的慘敗，心有餘悸，固言不可：“何力，那突倫川情況不明，我們不能再冒險了。”
契苾何力皺著眉頭，看著薛萬均說：“吐穀渾沒有固定的城池，隻是隨著水草生長的地方遷移，他們現在聚集在一處，如果不趁著勝利去攻擊他們，等他們分散開了，還怎麼能夠搗毀他們的老巢呢？這次的機會非常難得，不能錯過。”說畢，即自選驍騎千餘，竟趨突倫川，薛萬均無奈，隻好引軍後隨。
到了途中缺水，將士們口渴難耐。一個士兵看著自己的馬，猶豫了一下，然後刺馬血為飲。旁邊的士兵見狀，也紛紛效仿。
行至突倫川附近，天色已暮。伏允居住帳中，正想安寢，突然，一個衛兵衝進來：“可汗，不好了，唐軍殺來了！”伏允大驚失色，還沒等他反應過來，隻聽帳外喊聲大起，鼓角齊鳴，四麵八方的唐軍，如天兵天將一般，殺入帳中來了。
長安宮中，李治每天都在盼著前線的消息。他在禦花園裡，對身邊的皇後說：“也不知道李將軍他們現在怎麼樣了，有沒有抓到伏允啊？”
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