在分析地理形势的时候，李靖也是下足了功夫。吐谷浑所在地区多山脉、高原和荒漠。这对吐谷浑来说，就像是老天爷给他们的保护罩，可对唐军来说，那就是一道道难关。李靖拿着地图，看了又看，琢磨了好久。他心想：“这地形虽难，但也不是没办法。我们可以利用这些复杂的地形，来个分兵合击、迂回包抄，打破吐谷浑的防线，让他们防不胜防。”
李靖对侯君集与任城王道宗说道：“我欲分诸军为两道，我与李大亮由北道入，侯君集与道宗由南道入，两面夹击，定能破敌。”
侯君集与道宗对视一眼，一齐点头道：“好，就依将军之计。”
大军出征，北道上，李靖率大军前行。士兵们步伐整齐，铠甲在阳光下闪烁。行至牛心堆，只见前方吐谷浑戍兵严阵以待。
李大亮对李靖说：“将军，吐谷浑戍兵在此，看来是想阻拦我们。”
李靖微微一笑：“无妨，我军士气正盛，一鼓作气，击退他们！”说罢，他拔剑高呼：“将士们，为了大唐，为了陛下，冲！”
唐军如猛虎下山，冲向吐谷浑戍兵。喊杀声震天，吐谷浑戍兵很快被击退。
大军继续前进，来到赤水源，又遇吐谷浑戍卒。李靖部将薛孤儿主动请战：“将军，末将愿率一支军前去破敌。”
李靖点头：“好，你速去速回。”
薛孤儿分兵进拔曼头山，一番激战，斩吐谷浑名王，还缴获大量杂畜。士兵们欢呼雀跃，薛孤儿回营向李靖复命：“将军，末将不负所望，斩杀名王，这些杂畜可接济军食。”
李靖大笑：“好！你立下大功，待班师回朝，定有重赏。”
再说南道一军，侯君集与任城王李道宗率军深入。一路上，昼行夜宿，周围杳无人烟，仿佛整个世界只有他们这支军队。直趋二千余里后，来到逻直谷。这里山深径险，环境恶劣得让人胆寒。居然在盛夏时节降霜，将士们冻得瑟瑟发抖。
一个士兵牙齿打着颤，对同伴说：“这鬼地方，夏天还这么冷，真是要命。”
同伴苦笑着回答：“别抱怨了，咱得跟上队伍。”而且这里无水可汲，无草可依，大家只能人啃冰，马啖雪，艰难前行。
侯君集看着士兵们受苦，心中不忍，但仍坚定地说：“将士们，我们不能退，一定要打败吐谷浑，为大唐争光！”
道宗也大声附和：“对，我们是大唐的军人，没有克服不了的困难！”
好不容易，他们到了乌海，刚看见吐谷浑的军帐。侯君集兴奋地大喊：“兄弟们，就是现在，杀！”当下麾兵杀入，踹破虏营。吐谷浑可汗伏允仓皇遁去，番众也无心接仗，各自逃生。可慌乱中，他们越想逃走，却越陷入绝境，一半被唐军截头割耳，变做了塞外游魂。
伏允狂奔至突伦川，留天柱王在赤海。天柱王拥着精锐，扼险自固。李靖偏将薛万均兄弟冒险轻进，结果陷入敌中。天柱王指挥番兵，把二薛困住垓心。
薛万均着急地对薛万彻说：“兄弟，这次我们大意了，得想法子冲出去。”薛万彻咬牙道：“大哥，拼了！”
二人分头冲突，可敌人太多，不能突围，甚至中枪失马，只能徒步奋斗。从骑十死六七，情况危急万分。
亏得左领军将军契苾何力，率数百骑往援。他一马当先，大呼突入敌阵，那气势如战神下凡，所向披靡。万均、万彻，乘势杀出重围，与契苾何力并军奋击，天柱王抵挡不住，乃败北奔逃。
至契苾何力等收兵下营，李靖也领军驰到。大军休息了一天，李靖下令拔营再进。行军途中，经过碛石山河源，这里一片荒芜，狂风卷着沙石呼啸而过，打在士兵们的脸上生疼。但大家没有丝毫怨言，继续前进，直穷吐谷浑西境，才探得伏允在突伦川。
契苾何力对李靖说：“将军，我愿为先锋，誓擒伏允。”
薛万均想起之前的惨败，心有余悸，固言不可：“何力，那突伦川情况不明，我们不能再冒险了。”
契苾何力皱着眉头，看着薛万均说：“吐谷浑没有固定的城池，只是随着水草生长的地方迁移，他们现在聚集在一处，如果不趁着胜利去攻击他们，等他们分散开了，还怎么能够捣毁他们的老巢呢？这次的机会非常难得，不能错过。”说毕，即自选骁骑千余，竟趋突伦川，薛万均无奈，只好引军后随。
到了途中缺水，将士们口渴难耐。一个士兵看着自己的马，犹豫了一下，然后刺马血为饮。旁边的士兵见状，也纷纷效仿。
行至突伦川附近，天色已暮。伏允居住帐中，正想安寝，突然，一个卫兵冲进来：“可汗，不好了，唐军杀来了！”伏允大惊失色，还没等他反应过来，只听帐外喊声大起，鼓角齐鸣，四面八方的唐军，如天兵天将一般，杀入帐中来了。
长安宫中，李治每天都在盼着前线的消息。他在御花园里，对身边的皇后说：“也不知道李将军他们现在怎么样了，有没有抓到伏允啊？”
皇后笑着回答：“殿下，您别太着急，前线若有消息，陛下会第一时间知道的。”
再说前线，李靖在此次吐谷浑之战中的做法，可真是尽显名将风采。
在战略方面，他有着精准的局势判断。
对于敌我态势，李靖心里跟明镜似的。他深知吐谷浑虽有一定的军事实力，但内部并非铁板一块。那吐谷浑的可汗伏允昏庸，权臣天柱王弄权，统治阶层矛盾重重。而且在与唐朝的长期对峙中，吐谷浑的国力也有一定消耗。而大唐，经过这些年太宗陛下的英明治理，国力强盛，百姓富足，粮草充足，军队也是训练有素，战斗力强，具备远征作战的能力，所以李靖才坚定了出征的决心，一点都不含糊。
在庙算筹策、充分准备上，李靖更是做得滴水不漏。他知道长途远征，物资就像士兵的命根子一样重要。他对负责后勤的官员说：“这次出征，物资可不能出一点差错，要确保唐军在作战过程中不会因物资短缺而影响战斗力。多准备些，有备无患。”同时，他还精心组织了庞大的后勤队伍，安排得明明白白，保障物资的运输和供应。
选拔精锐部队的时候，李靖从各军中挑选出精锐士兵组成远征军。他在两天之后组织了一次简单的阅兵，看着这些士兵一个个身姿挺拔，眼神坚定，那身体素质好得没话说，战斗技能也是杠杠的。而且纪律性强，执行力高，李靖知道，只有这样的士兵，才能在艰苦的作战环境中保持战斗力，不辱使命。
在真正与吐谷浑碰一碰之前，李靖早就派人去打听消息了，知道吐谷浑和周边一些部落有矛盾。于是，他就派能说会道的使者去那些部落，又是送礼物，又是谈合作，目的就是分化瓦解敌人。像对党项、白兰羌等部落，那是下了不少功夫。他对使者说：“一定要争取到他们的支持或者让他们保持中立，这样就能孤立吐谷浑，为我们的进攻创造有利条件。”经过一番努力，还真有不少部落站在了大唐这边，吐谷浑的战略纵深就被削弱了。
李靖的战略目标可不仅仅是击败吐谷浑的军队，他想得更远。他要彻底征服吐谷浑，让它成为唐朝的附属国。所以，在作战过程中，他一边指挥大军进攻，一边还想着政治攻心。他对将士们说：“我们不仅要打败他们的军队，还要争取吐谷浑民众的支持。大家要注意，不要随意伤害百姓，要让他们知道，大唐是来给他们带来和平的。”这样，战后统治起来也能更顺利些。
前线的战斗还在继续，而李靖的这些战略和战术，就像一盏明灯，指引着唐军走向胜利。将士们也都信任他，跟着他的指挥，奋勇向前，为了大唐的荣耀，为了边境的安宁，他们无所畏惧。
在突伦川的战场上，伏允的营帐一片混乱。伏允惊慌失措地大喊：“快，挡住唐军！”可他的士兵们早已乱了阵脚。契苾何力一马当先，冲入敌阵，他挥舞着武器，大声喊道：“吐谷浑的士兵们，你们已经被包围了，放下武器，饶你们不死！”一些吐谷浑士兵开始动摇，纷纷放下武器投降。
薛万均看到这一幕，对薛万彻说：“兄弟，看来这次我们能成功了。”
薛万彻点头：“是啊，多亏了何力。”
李靖也率军赶到，他看着战场上的局势，对身边的将领说：“不要松懈，继续进攻，一定要抓住伏允。”
在混乱中，伏允带着几个亲信趁乱逃走。契苾何力发现后，立刻追了上去：“伏允休走！”
伏允拼命逃窜，他边跑边想：“都怪天柱王，把我害成这样，这次要是能逃脱，定要找他算账。”
唐军在后面紧追不舍，经过一番追逐，终于在一个山谷里堵住了伏允。伏允看着周围的唐军，知道自己走投无路了。他绝望地说：“罢了，罢了，这是天要亡我。”说罢，伏允可汗在穷途末路之下，自缢而死。
消息传回长安，整个大唐都沸腾了。百姓们涌上街头，欢呼庆祝。李治兴奋地跑到李世民面前：“父皇，我们赢了！我们赢了！”
李世民哈哈大笑：“好！快传朕旨意，大军凯旋之日，朕要亲自迎接，重重奖赏将士们！”