西突厥——貞觀二年西突厥內亂，西域諸國及鐵勒叛西突厥。二十年，乙毗射匱可汗遣使入貢請婚，世民令割龜茲、於闐、疏勒、朱俱波、蔥嶺五國作聘禮。李治顯慶元年，蔥嶺道行軍總管程咬金大破西突厥，副總管周智度攻突騎施（西突厥屬部），斬首三萬餘級。二年，伊麗道行軍總管蘇定方大破西突厥，俘沙缽羅可汗。李治分西突厥地，置濛池、崐陵二都督府，封降人阿史那彌射為興昔亡可汗，阿史那步真為繼往絕可汗。繼往絕與興昔亡有舊怨，颶海道總管蘇海政信繼往絕密告，殺興昔亡，西突厥又亂。武曌封興昔亡子元慶為興昔亡可汗，繼往絕子斛瑟羅為繼往絕可汗。斛瑟羅收西突厥十姓（咄陸五姓，弩失畢五姓）餘眾六七萬人入居內地，改封竭忠事主可汗。李顯封突騎施酋長烏質勒為懷德郡王。李隆基封阿史那昕為十姓可汗。西突厥時叛時降，不為中國大害。
龜茲——貞觀二十一年，龜茲王布失畢失臣禮，世民怒，命阿史那社爾、契苾何力、郭孝恪出兵，與鐵勒、突厥、吐蕃、吐穀渾連兵進討。阿史那社爾破五大城，降七百餘小城，虜男女數萬口，擒布失畢。李治時龜茲內亂，唐滅龜茲，置龜茲都督府。
高昌——高昌王麹文泰遏絕西域諸國入唐朝貢道路。貞觀十三年，世民命大將侯君集、薛萬均伐高昌。十四年，文泰死，子智盛兵敗降唐。唐略地得二十二城，戶八千餘，口一萬七千七百，置安西都護府，留兵鎮守。
吐穀渾——貞觀八年，令吐穀渾（青海）伏允可汗入朝，伏允托病不來。世民命大將段誌玄進討，吐穀渾遠遁。世民又遣大將軍李靖、侯君集、李道宗、李大亮等擊吐穀渾。唐兵深入，沙漠中缺水，刺馬血解渴，襲破伏允，斬首數千級，獲雜畜二十餘萬頭，伏允被殺。唐立慕容順為西平郡王。