整個安西都護府有唐軍精銳五千，由高昌人組建的軍隊一萬，這一萬五千人除了留守的七千人之外，剩餘的八千人儘數參加了對焉耆的戰爭。
這場戰爭共有大唐精銳三千，高昌兵五千。其中騎兵兩千，步卒六千，浩浩蕩蕩的向焉耆殺了過去。
整個西域地區的國家，說是國家，其實是由幾座大點的城池和一些在河流綠洲的定居點構成的。除了這些供人居住的地方之外，其餘地方儘是茫茫沙磧，不見人影，無水無糧。
所以，隻要攻占了那些大點的城池，尤其是那些王宮所在的城池，整個國家便算是落入敵手。根本就無需擔憂什麼“農村包圍城市”、什麼遊擊戰。
整個焉耆除了焉耆城之外，沒有什麼大的城池，不過倒是有個鐵門關橫在高昌通往焉耆的路上。這鐵門關易守難攻，差不過駐紮這焉耆一半的軍力在此。
當安西都護府的大軍從高昌出發，往焉耆殺來的路上，被焉耆的斥候給瞧見了。憑借著熟悉地理，這些焉耆斥候擺脫了唐軍斥候的追殺，返回到鐵門關。霎時間，整個鐵門關便嚴陣以待。同時，這鐵門關守將派出快馬返回焉耆城，向焉耆國王報告了這裡的情況。
而那焉耆國王也立刻派出使者向西突厥求救。
郭孝恪在鐵門關之前架設火炮數門，幾輪射擊之後，驅高昌兵叩關攻城。不到一日功夫，唐軍便拿下了鐵門關。焉耆士卒大半逃回焉耆城。此戰，共斬首四百餘人，俘虜八百餘人。而己方損失了三百多人，全是高昌兵。
鐵門關一開，焉耆城便暴露在唐軍的攻擊範圍之中。
當郭孝恪帶領騎兵先行到達焉耆城外時，隻見這焉耆城城牆已經被加高了近一丈，城頭之上，站立著秘密麻麻的手拿弓弩的士兵。還有幾具看起來不像是大唐製造的守城弩架在牆頭。之所以說不像大唐製造的，卻是這些守城弩弩臂上刻著金黃色的紋飾，那種弩的結構和大唐的弩也不相同。這焉耆城四麵環水，不利於騎兵作戰，再加上高牆利箭，這焉耆國王分明就是想在城內當烏龜，等待西突厥的援兵。
郭孝恪看著這堅硬的烏龜殼，也是沒有辦法，誰叫那火炮跑得慢呢！
在一麵包圍焉耆城，斷絕其內外往來，一麵等待步卒和火炮的到來。
整個安西都護府的火炮一共有三十門，另外還有七十多門迫擊炮。這些火炮是從安西都護府成立之日，每年給一點，一點點積攢下來的。為了攻打焉耆城，郭孝恪帶來了六門火炮。
等了一日，那火炮終於姍姍來遲。
火炮一到，郭孝恪便對焉耆城展開了進攻。
其間，還有個笑話。那焉耆國王登上城頭，大聲責問郭孝恪為何攻打身為大唐屬國的焉耆。郭孝恪沉默半天，想不出理由，最後大怒道：“老子就是看不慣你和西突厥勾勾搭搭的樣子！”猛的一揮手，開始攻城。
與進攻鐵門關一樣，先是火炮射擊。六門火炮連續射擊了十輪，然後便是高昌兵攻城。
焉耆城頭，萬箭齊發。
雖然最後攻破了焉耆城，並俘虜了焉耆國王及皇族等人，但唐軍的損失可是不小，此戰，共損失高昌兵八百多人，唐軍六十餘人。而獲得的戰果卻是斬首七百，俘獲焉耆士兵近三千，焉耆城內男女老幼近萬口。
郭孝恪一麵命令士卒將焉耆皇族押送至長安，另一麵則是積極準備防禦西突厥的進攻。
在攻占焉耆城的第三日，一直八千人的西突厥軍隊出現在焉耆城外。郭孝恪在火炮的掩護之下，果斷出擊，大敗西突厥大軍，徹底斷了焉耆城內某些人的念想。
此戰之後，西域震驚。這一次，唐軍乾淨而利落的將焉耆收入囊中，實在是讓人措手不及。安西都護府在郭孝恪的帶領之下，地盤越來越大了。而焉耆以西便是龜茲，這個國家同樣是和西突厥來往甚密。在聽聞焉耆被唐軍攻占這個消息之後，龜茲國王立刻慌了手腳，趕緊向西突厥求援。