Thời kì đầu khi Đường Thái Tông lên ngôi, chiến sự ở Trung nguyên tuy đã kết thúc, nhưng miền biên cảnh phía tây vẫn chưa được yên ổn. Đặc biệt là bộ tộc Đông Đột Quyết, lúc đó khá lớn mạnh, trở thành mối uy hiếp chủ yếu cho triều Đường. Sau khi khởi binh ở Thái Nguyên, Đường Cao Tổ tập trung đối phó với triều Tùy, nên chỉ có thể dùng biện pháp vừa uy hiếp vừa hòa hoãn để duy trì quan hệ hữu hảo với Đông Đột Quyết. Nhưng giới quí tộc Đông Đột Quyết vẫn không ngừng đưa lực lượng vào quấy nhiễu biên cảnh, làm cho tình hình địa phương không yên ổn. Đường Thái Tông lên ngôi chưa được 20 ngày thì khả hãn Đột Quyết là Hiệt Lợi dẫn hơn 10 vạn quân tiến công tới bờ Vị Thủy, có Trường An có 40 dặm. Hiệt Lợi cho rằng Đường Thái Tông mới lên ngôi, vị tất đã dám chống lại, nên cử sứ giả đến Trường An gặp Đường Thái Tông, nói vống lên rằng Đột Quyết có 1 triệu quân, sẽ tới ngay tức khắc.

Đường Thái Tông là người từng trải, ông phớt lờ sự uy hiếp của Hiệt Lợi, cho giam sứ giả lại. Sau đó, ông cho quân Đường bày trận ở Trường An, rồi thân dẫn Phòng Huyền Linh và 5 viên tướng đi ngựa tới chân cầu Tạm ở Vị Thủy, đòi Hiệt Lợi ra đứng cách sông nói chuyện. Hiệt Lợi nghe nói sứ giả bị giữ, đã hơi kinh sợ, lại thấy Đường Thái Tông đích thân ra trận, phía sau có quân Đường hàng ngũ chỉnh tề, cờ xí phấp phới thì thực sự hoảng sợ, liền dẫn 1 số tướng lĩnh đến bờ Vị Thủy, xuống ngựa bái kiến Đường Thái Tông. Đường Thái Tông từ bên này sông nói sang: "Hai bên chúng ta từ lâu đã có minh ước. Mấy năm nay chúng tôi đã cho các ông không thiếu vàng bạc vải lụa. Tại sao các ông lại làm trái tín nghĩa, đem quân xâm phạm bờ cõi Đại Đường?".

Hiệt Lợi không biết trả lời ra sao, đành tỏ ý giảng hòa. Hai ngày sau, 2 bên lập minh ước ngay trên cầu Tạm và Hiệt Lợi rút quân về. Từ đó, Đường Thái Tông ra sức huấn luyện tướng sĩ. Hàng ngày triệu tập mấy trăm tướng sĩ đến trước điện luyện tập cung tên. Ông nói với họ: "Kẻ địch từ ngoài xâm phạm là việc thường xảy ra, không có gì đáng sợ! Điều đáng sợ là khi biên cảnh hơi ổn định là mọi người chỉ thích an nhàn, không phòng bị chiến tranh, có địch tới không chống đỡ nổi. Từ nay, ngày thường ta làm thầy dạy, dạy các ngươi việc cung tên, khi có chiến tranh, ta làm tướng soái chỉ huy các ngươi đánh giặc".

Được Đường Thái Tông khuyến khích, các tướng sĩ dốc lòng luyện tập. Chỉ trong mấy năm, đã huấn luyện được 1 đội quân tinh nhuệ. Một năm miền bắc có tuyết lớn, súc vật chăn nuôi của Đông Đột Quyết bị chết nhiều, miền sa mạc phía bắc có nạn đói. Khả hãn Hiệt Lợi tăng cường áp bức các bộ tộc khác nên dẫn tới sự phản kháng của họ. Hiệt Lợi phái người anh em họ Đột Lợi đi trấn áp, nhưng bị đánh cho đại bại. Đột Lợi trở về, bị Hiệt Lợi trách mắng, 2 người nảy sinh mâu thuẫn lớn, nên Đột Lợi chạy sang hàng triều Đường. Đường Thái Tông nắm ngay thời cơ đó, liền phái Lý Tịnh và Từ Thế Tích cùng 2 đại tướng khác dẫn hơn 10 vạn quân, do Lý Tịnh chỉ huy chung, chia đường tiến đánh Đột Quyết. Lý Tịnh là nhà quân sự nổi tiếng đời Đường, rất tinh thông binh pháp. Vào cuối triều Tùy, ông theo Đường và lập nhiều chiến công trong cuộc chiến tranh thống nhất đất nước.

Năm 630, Lý Tịnh thân dẫn 3000 kỵ binh tinh nhuệ xuất phát từ Mã Ấp, hành quân suốt đêm; nhân lúc Hiệt Lợi không phòng bị, tiến sát doanh trại Đột Quyết. Hiệt Lợi đột nhiên thấy quân Đường xuất hiện thì rụng rời sợ hãi. Các tướng sĩ Đột Quyết cũng cuống quýt nói: "Lần này, nhất định là quân Đường huy động binh lực cả nước đến đánh. Nếu không thì sao Lý Tịnh dám đi sâu như vậy?".

Quân Đường chưa mở cuộc tiến công, hàng ngũ Đột Quyết đã rối loạn. Lý Tịnh lại cử gián điệp trà trộn vào nội bộ Đột Quyết, thuyết phục được 1 tướng tâm phúc của Hiệt Lợi đầu hàng. Hiệt Lợi thấy tình hình bất lợi, liền ngầm chạy trốn. Lý Tịnh đánh hạ được Định Tương, đắc thắng trở về. Đường Thái Tông rất phấn khởi, nói: "Trước kia Lý Lăng triều Hán đem năm ngàn quân, chẳng may bị Hung Nô bắt sống. Nay khanh mang có ba ngàn quân vào sâu trong đất địch, mà chiếm được Định Tương, uy danh chấn động cả miền bắc. Đó là công lao từ xưa tới nay hiếm có".

Hiệt Lợi chạy đến phía bắc Âm Sơn, sợ quân Đường tiếp tục đuổi đánh, liền phái sứ giả đến Trường An xin hòa và còn nói sẽ đích thân tới triều kiến. Đường Thái Tông 1 mặt phái Đường Kiệm đến Đột Quyết tỏ thái độ phủ dụ, mặt khác hạ lệnh cho Lý Tịnh đem quân theo sát động tĩnh của Hiệt Lợi. Lý Tịnh dẫn quân tới Bạch Đao (nay ở tây bắc Hút Hao thuộc Nội Mông Cổ) hội quân với Từ Thế Tích. Hai người bàn bạc phương án hành động. Lý Tịnh nói: "Tuy Hiệt Lợi đã thua trận nhưng người ngựa trong tay hắn còn nhiều. Nếu để hắn chạy mất thì sau này sẽ khó tìm được. Chúng ta cần chọn một vạn tinh binh mang theo hai ngày lương, bám thật sát thì nhất định có thể bắt được."

Từ Thế Tích tán thành ý kiến đó, 2 cánh quân liền tới Âm Sơn. Hiệt Lợi cầu hòa thực tế là 1 kế hoãn binh, để chờ tới mùa hè, ngựa đủ cỏ ăn, béo tốt sẽ quay về Mạc Bắc. Thấy Đường Kiệm tới, ông ta cho rằng triều Đường đã trúng kế nên phấn khởi, việc phòng bị tự nhiên bị buông lỏng. Tối hôm đó, quân Đường do Lý Tịnh và Từ Thế Tích chỉ huy tới Âm Sơn, liền lệnh cho bộ tướng Tô Địch Phương dẫn 200 khinh kỵ lợi dụng sương mù tiến gần khu đóng quân của Hiệt Lợi. Khi quân tiền tiêu của Đột Quyết phát hiện, thì quân Đường chỉ còn cách doanh trại của Hiệt Lợi có 7 dặm. Hiệt Lợi được tin quân Đường tới, liền vội tìm Đường Kiệm thì Đường Kiệm đã nhân lúc sơ hở trốn về với quân Đường. Hiệt Lợi hoảng hốt nhảy lên thiên lý mã chạy trốn. Lý Tịnh chỉ huy quân Đường đuổi đánh. Quân Đột Quyết không có chủ tướng nên hoàn toàn rối loạn. Quân Đường tiêu diệt hơn 1 vạn quân Đột Quyết, ngoài ra còn bắt được rất nhiều tù binh và súc vật. Hiệt Lợi chạy trốn khắp nơi, cuối cùng dẫn mấy binh sĩ thân tín chạy vào núi hoang, bị bộ hạ bắt nộp cho quân Đường, rồi bị giải về Trường An.

Đông Đột Quyết từng lớn mạnh 1 thời, nay đã bị diệt vong. Đường Thái Tông không giết tù binh, mà thiết lập Đô đốc phủ tại vùng bị chiếm, chọn quí tộc Đột Quyết làm đô đốc để quản lý các bộ lạc Đột Quyết. Lần thắng lợi này đã nâng cao uy quyền của Đường Thái Tông đối với các bộ tộc thiểu số vùng tây bắc. Trong năm đó, thủ lĩnh các thị tộc Hồi, Hột cùng đến Trường An triều kiến Đường Thái Tông, tôn Đường Thái Tông làm thủ lĩnh chung của họ, tôn xưng ông là "thiên khả hãn". Từ đó về sau, rất nhiều người ở Tây Vực và các nước Châu Á khác không ngừng đến Trường An. Trong thời kỳ đó, Cao tăng Huyền Trang của triều Đường cũng đi Tây Trúc theo con đường đi qua các nước Tây vực.