贞观二十年（公元646年）三月初八，李世民率群臣回到了长安。这时，李世民想起了赋闲在家的李靖，于是就急召李靖进宫谈事。
李世民问道：
“朕18岁从太原起兵，攻无不克、战无不胜，先后灭薛举、王世充、窦建德、突厥、吐谷浑、高昌国，现在却受困于小小的高丽，这是什么缘故？”
李靖说:“臣听闻袁天纲与程名振都曾献策：效法三国时期邓艾出奇兵直趋阴平灭蜀的案例，唐军不计一城一池得失，派一支奇兵乘五百艘战船从莱州出发，以黑虎掏心的战术，渡过黄海直接扑向平壤，占领平壤后，则高丽全境传檄而定。”
李世民感叹道：
“看来朕还是老了，没有当年同时东征洛阳王世充、北灭河北窦建德的勇气与自信，作战趋于保守，受困于辽东冬季寒冷、粮草用尽困难，只好功败垂成。”
三月二十五日，右领军大将军执失思力从夏州送来急报：
“薛延陀多弥可汗率兵10万侵犯夏州。”
原来，李世民在东征高丽前，薛延陀珍珠毗伽可汗派遣使者来长安进贡。李世民对使者说：
“告诉你们可汗：如今我父子东征高丽，你们想侵犯大唐，请赶快派兵前来!”
薛延陀珍珠毗伽可汗听到这番话后，惶恐不安，赶快派遣使者前来谢罪，并且请求发兵帮助唐军一起东征高丽，李世民没有允许。
等到高丽在首山大败，渊盖苏文指使靺鞨人游说珍珠毗伽可汗，以厚利相诱惑，珍珠毗伽可汗慑于大唐的威名而不敢轻举妄动。
贞观十九年（645年）九月初七，珍珠毗伽可汗病死，李世民还派遣使者出使薛延陀参加吊唁。
当初，珍珠毗伽可汗请求以嫡子拔灼为肆叶护可汗，居住在西方，统领薛延陀部族；以他的庶长子曳莽做突利失可汗，居住在东方，统领同罗、仆骨、回纥等部族。李世民采纳‘推恩令’的以夷制夷策略，分别册封拔灼与曳莽为可汗，分而治之。
现在‘推恩令’的以夷制夷策略的效果出现了，曳莽性情暴躁，与拔灼一直不和。珍珠毗伽可汗死后，曳莽前来王庭参加珍珠毗伽可汗的丧事，未等丧事结束，曳莽因担心拔灼暗算自己，先行返回他的属地，却被拔灼率军追赶，将其袭杀。然后，拔灼自立为颉利俱利薛沙多弥可汗。
薛延陀多弥可汗即位后，想趁李世民东征高丽未归，就率军10万侵犯夏州。
李世民在出征高丽时,让右领军大将军执失思力率领4万余突厥骑兵驻扎在夏州以北，以防备薛延陀的侵袭。
当李世民收到夏州前线急报，本来这次东征高丽无功而返，心里正窝着火呢，没想到薛延陀新可汗不知好歹地送人头来，于是他立即下诏命，准备好好教训一下薛延陀：
“任命任城王李道宗为朔州道行军大总管，发动朔州、并州、汾州、箕州、岚州、代州、忻州、蔚州、云州九州2万兵马镇守朔州；
任命右骁卫大将军、夏州都督阿史那社尔为行军大总管，发动夏州、胜州、银州、绥州、丹州、延州、鄠州、坊州、石州、隰州十州2万兵马镇守夏州；
任命右卫大将军、灵州都督薛万彻为灵州道行军大总管，发动灵州、原州、宁州、盐州、庆州五州2万兵马镇守灵州；
命令执失思力率领夏州、胜州北部的4万余突厥骑兵与李道宗等唐军相互呼应。
唐军及突厥骑兵共计近10万，由任城王李道宗作为总指挥，其他各军都受其节度调用，分兵把守、攻击薛延陀人。
同时，派遣使者出使回纥部落，诏命趁薛延陀倾巢而出塞南地区时，回纥部落首领吐迷度率领部落兵抄薛延陀的后路，并许诺帮助回纥建立汗国、册封其首领吐迷度为可汗。
薛延陀多弥可汗率军10万到达塞南草原后，发现唐军已经严阵以待，不敢贸然进犯，他先“捡软柿子捏”，率领薛延陀军队向夏州、胜州北部的突厥人发起进攻。
执失思力故意派出5000突厥骑兵前去挑战，刚与薛延陀军队交手半个时辰，就假装抵御不住退却，薛延陀人素来轻视突厥人，认为突厥人一直以来都是他们的手下败将，就毫无防备地尾随突厥人后面进行追击。
当薛延陀人被诱敌深入到了夏州城外时，突然鼓声震天，执失思力率领早已埋伏在夏州城外的4万余突厥骑兵如天兵天将般，从夏州城北门两侧杀出；阿史那社尔率领2万唐军从夏州城北门内杀出，薛延陀人被打了一个漂亮的伏击战，没抵抗一个时辰就大败，唐军斩杀5000多薛延陀人、俘虏1万多薛延陀人，多弥可汗吓得率败军慌乱逃走，唐军与突厥骑兵乘胜追击六百多里。
多弥可汗撤回薛延陀塞北王庭后，元气大伤！没多久，回纥部落首领吐迷度趁其衰弱，率军抄其后路、攻杀多弥可汗，占据了薛延陀汗国的地盘，建立了回纥汗国。薛延陀残余部队7万多人向西溃逃，他们共同拥立珍珠毗伽可汗的侄子咄摩支为伊特勿失可汗。
李道宗派人去劝降咄摩支，正当他犹豫不决时，李道宗率唐军追击到了，将薛延陀包围了，前后斩首5000人，俘虏3万余人，咄摩支只好投降，后被献俘长安，被李世民封为右武候将军。
上次东征高丽失败，李世民一直内心愤恨不已，就没有对出征有功将士给予奖赏，将士们也不敢提。这次出征薛延陀，李道宗率军班师回朝、献俘咄摩支后，李世民一改征高丽失败的阴霾，大喜过望！立即下诏命对这次出征将士进行了奖赏：
“任城王李道宗改封为江夏王，赐食邑加至2500户；
加封执失思力为安国公，赐从一品紫色官服、三梁冠、金玉带十三銙、金鱼袋、象笏；
加封阿史那设尔为毕国公，赐从一品紫色官服、三梁冠、金玉带十三銙、金鱼袋、象笏。
加封马周为中书令、兼吏部尚书，以接替岑文本职务，赐正二品紫色官服、三梁冠、金玉带十三銙、金鱼袋、象笏；
加封契苾何力为柱国，赐从二品紫色官服，三梁冠、金玉带十三銙、金鱼袋、象笏；
加封袁天纲为侍中、太子少詹事，以接替刘洎，参预政事，赐正三品紫色官服、三梁冠、金玉带十三銙、金鱼袋、象笏；
加封程名振为幽州都督，赐正三品紫色官服、三梁冠、金玉带十三銙、金鱼袋、象笏；
再次加封薛仁贵为右领军中郎将，赐正四品深绯官服，赐正二品紫色官服、二梁冠、金带十一銙、银鱼袋、象笏。负责守卫皇城玄武门；
李积作为征高丽大唐陆军主将，虽功勋卓着，但因征高丽未竟全功，功过相抵；
张亮作为征高丽大唐海军主将，虽攻克卑沙城而功勋卓着，但因征高丽未竟全功，功过相抵。”
袁天纲看到圣上又在加封自己的官职，于是上奏圣上再三请求辞掉侍中职务。但李世民心里清楚他因未能搭救刘洎而心里不舒服、耍性子，于是就不应允。”