又假称另有诏命，说程知节恃勇轻敌，让王文度替他指挥部队，王文度随即集结大军下令不许深入西突厥腹地。
显庆元年十二月，唐军无功而返，王文度矫诏该当判处死刑，后特除名为平民。
程知节因逗遛不前且追击不力，在减免死刑后被罢去官职。
显庆二年春闰月，高宗任命苏定方为伊丽道行军大总管，燕然都护任雅相，药罗葛婆闰等人为副将，再次征讨西突厥沙钵罗可汗阿史那贺鲁。
苏定方从金山北面出兵，大破西突厥处木昆部，其俟斤，懒独禄率领兵众一万多帐投降，苏定方加以安抚。
从中调发了一千骑兵共同进军至曳咥河，阿史那贺鲁闻讯率领十万大军前来应战，苏定方率汉军及回纥兵一万余人同西突厥展开战斗。
经过几番激战后，唐军此次征伐西突厥收其人畜前后四十余万。
息兵后，苏定方令西突厥诸部各自回到原来居住的地方，安西都护府迁回高昌故地。
西突厥灭亡后，原臣服于西突厥的中亚诸国纷纷降附，整个西域置于唐朝的掌控之下。
显庆三年十一月，苏定方凯旋归来，先献俘于昭陵之后高宗在太庙又举行献俘礼仪。
高宗升苏定方为左骁卫大将军，封邢国公，另封其子苏庆节为武邑县公。
苏定方对西突厥实行分化和重点打击相结合的方略，攻守兼施，出其不意，穷追猛打。终获大胜，唐朝的势力也因此延伸至中亚。
显庆四年，苏定方以少胜多，于乌海大败吐蕃副大相达延莽布支。同年，冬葱岭以西的思结阙俟斤都曼原先统制众胡率其所部和疏勒，朱俱波，喝般陀三个国家再度反叛。
攻破于阗，高宗诏令苏定方为安抚大使再度西征。
苏定方经过长途跋涉抵达叶叶水，而敌军在马头川筑营据守。
苏定方便挑选一万名精锐步兵，三千名骑兵飞驰突袭。
一天一夜强行进军三百里，至天明时到达城西十里远，都曼大惊。
率军在城门外仓促应战，被打得惨败，逃到马保城。苏定方又挥师速攻，唐军进逼城门之下。
到了夜间，后续部队陆续赶到，将城池四面包围起来并伐木以制造攻城器械，遍布城下，都曼无计可施，于是把自己捆绑起来出城投降。
显庆五年正月，苏定方率军押送俘虏到东都洛阳，高宗亲临乾阳殿举行受降仪式。
自此，葱岭以西全部平定。苏定方因功被加赐，在邢州钜鹿的实封食邑五百户并升任左武卫大将军。
苏定方一生驰骋疆场数十年，北击颉利，西灭突厥，东平百济，南镇吐蕃。纵横万里，前后灭三国，西域诸国震慑降服。
唐朝立国二百八十九年，其广袤疆域至高宗朝达到了巅峰，唐朝的声威随之波及西北边隅和东方遐邦。
既为中原的稳定繁荣奠定了基础，同时也促进了各民族的经济，文化交流，对现今中国版图的形成作出了重要贡献。
苏定方晚年受任凉州安集大使，防御吐蕃。
乾封二年，苏定方在边疆病逝，终年七十六岁，册赠左骁卫大将军，幽州都督，谥号“庄”。
后得以图形凌烟阁并配享武庙，史家赞其“神略翕张，雄谋戡定，辅平屯难，始终成业。”