李靖出马邑旗开得胜，李劫出云中(今山西大同以东)也马到成功。颉利撤军碛口，途经白道(今内蒙呼和浩特市西北),白道为河套东北通往阴山以北的要隘，李劫早已埋伏在先，颉利败兵被堵，被李劫杀得大败，“由是酋长率部落五万降于劫。”
颉利经此惨败，已无正面抗衡力量，只得遣使谢罪请和，表示愿意举国内附。唐太宗识破他的缓兵之计，将计就计，同意遣使谈判，使颉利放松戒备。此时，李靖、李劫两军已会师白道，他们猜透唐太宗的意图，为了利于速战速决，不经疏奏，共同制订了突击的作战计划。李靖挑选精骑一万，携带二十日干粮，自白道出发。李劫军后继，军至阴山，俘突厥千余骑随军，复进军伏兵碛口(今内蒙二连浩特市西南)。李靖则“督兵疾进”,出其不意、攻其无备，追及颉利。颉利惊遁，部众崩溃。此役李靖大获全胜，斩首万余，俘虏男、女十余万口、牲畜数十万头。颉利率残兵败将万余人逃遁碛口，被李劫堵击，切断了漠北退路。李靖得以一鼓作气，乘胜追击，穷尽阴山之北。颉利惊魂未定，又被配合李靖作战的李劫切断漠北退路，只得调转马头，西逃吐谷浑，途中众叛亲离，终被大同道行军副总管张宝相生俘，时值贞观四年三月。
前后不到半年时间，就把骄横不可一世的东突厥征服了。于是，唐太宗把西起阴山，北至大漠的广阔地带收入了版图，统一了唐王朝的北部边境。次年太宗欢宴两仪殿，赋七言诗一首： “绝域降附天下平，八表无事悦圣情。云披雾敛天地明，登封日观禅云亭，太常兵礼方告成。”