两个月后，援军赶到。李德謇趁雪夜率军奇袭，大破联军，斩首近十万余。联军溃逃，李德謇趁势追击。攻克处月俟斤所居之城，降处密之众。
乙毗咄陆可汗部内讧，乙毗咄陆可汗被部将屋利啜所杀，献首级于李德謇。李德謇命人快马回报长安，安抚乙毗咄陆可汗余部。
休整一月后，李德謇挥兵攻克龟兹。其余都善、且末、吐火罗、焉耆、石国、史国、何国、穆国、康国等西域小国皆惊惧上表，并献宝物无数，以求大唐饶恕其罪。
咥利失见叛乱已平，想让唐军撤出西突厥，殊不知请神容易送神难，李德謇以各种理由屯兵西突厥。
咥利失见状欲行刺李德謇，锦衣卫提前预警李德謇。李德謇趁机兵围咥利失大营，咥利失无奈只得出降。李德謇按李承乾命令，命咥利失上表将西突厥彻底归于大唐，咥利失抵死不从。
当天晚上，锦衣卫器物司镇抚使王良和笑着走进咥利失大帐，与咥利失愉快的畅聊一夜，期间大帐内不时传出咥利失哀嚎声。第二日，咥利失亲手上表，请求彻底内附大唐，他本人愿意入长安安度晚年。
李世民收到上表，欣然同意。下诏封咥利失为顺义王，左骁卫大将军，在长安城内赐亲王府邸一座。
李承乾朝会与李世民和众臣商议了一下，决定将西突厥改为西州，治所双河城。龟兹划入昌州。安西都护府治所迁至龟兹城。西州和昌州归安西都护府辖制。
命李德謇仍为安西都护府都护，郭孝恪为副都护。自此西突厥彻底灭亡，并入大唐。
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