唐朝终于决定对吐谷浑进行大规模的讨伐了，唐太宗贞观八年（公元634年）十一月，唐太宗下了著名的《讨吐谷浑诏》，历数吐谷浑“肆情拒命，抗衡上国，剽掠边鄙，略无宁息，上书傲狠，拘我行人”等罪行，因此要“宜乘吊伐之机，以展鹰鹯之志，长驱克期，穷其巢穴。罪止吐谷浑可汗错昏耄之王，及天柱王一二邪臣，自余部落，皆无所问”。唐太宗本欲以灭东突厥的64岁老将李靖挂帅，但又虑其年老，不胜克劳。被唐太宗称为“一代楷模”的李靖闻之，主动请缨率军出征。

同年十二月，唐太宗特进李靖为西海道行军大总管，侯君集为积石道行军总管。任城郡王李道宗为鄯善道行军总管，胶东郡公李道彦为赤水道行军总管，凉州都督李天亮为且末道行军总管，利州刺史高甑生为盐泽道行军总管，大举进击吐谷浑。各总管前所加之地各皆为吐谷浑境内要地，可见唐军的行军目标非常明确。

唐军的具体军事部署如下：李靖、侯君集、李道宗、李天亮等为一路，在鄯州集结，向青海湖进发；高甑生为一路，经洮州向青海茶卡盆地；李道彦、樊兴为一路，从松州向赤水进发。

李靖大军还集中突厥、契苾部的精锐骑兵，分别由原突厥酋长、唐左领军将军执失思力和原契苾部首领、唐左领军将军契苾何力率领。乍眼一看，唐军兵力不下十万，主要分三路指向青海，其军事规模远超北魏、北周及隋朝对吐谷浑的战争。

而此时的吐谷浑国已是江河日下，伏允年老昏庸，大臣天柱王弄权，国内所封诸王各据一方，势分力弱，其东部又为如旭日东升般的党项诸部所占据，贞观初年，党项诸部又纷纷降附唐朝，吐谷浑失去了一支强有力的同盟军。因此，从两国综合国力来比较，吐谷浑明显处于下风，战争尚未开始，胜负结果早已尘埃落定。

唐太宗贞观九年（公元635年）元月，在吐谷浑的煽惑下，已降附唐朝的党项诸部纷纷叛归吐谷浑，这可是唐朝始料不及的，不过对战局未造成太大的影响。

同年三月，洮州羌杀刺史孔长秀，降附吐谷浑。恰好盐泽道行军总管高甑生路过洮州，击败叛羌。这时，李靖所率大军集结于鄯州，李靖与诸将商议进军方略。

侯君集献计：“大军已至，贼徒尚未走险，宜简精锐，长驱直进，掩其不虞，可有大利，此破竹之势也。若此策不行，潜遁必远，山障为阻，穷讨则难。”李靖听从了侯君集“连续作战，速战速决”的计策。

闰四月，李靖命李道宗单师追击，十日后抵于库山（今青海日月山一带）。吐谷浑据此山死斗，李道宗暗引千骑从山后进击，吐谷浑惊溃，俘四百余人。李靖部将薛孤吴儿又以轻锐破吐谷浑于曼头山，斩其名王，俘五百余人，获六畜不计其数，以充军用。二十八日，李靖大军随后出击，大破吐谷浑于牛心堆（今青海湟中县西南）。李靖各军会师于库山，并商讨下一步作战计划。

李道宗说：“柏海（今青海鄂陵湖、札陵湖）近河源，古来罕有至者，贼既西走，未知的处，今段之门，实资马力。今马疲粮少，远入为难，未若且向鄯州，待马肥之后，更图进趣。”

侯君集则说：“不然，段志玄曩者才至鄯州，贼众便到城下，良由彼国尚完，凶徒用命。今者一败以后，斥候亦绝，君臣相矢，父子携离，乘其迫惧，取同俯拾，柏海虽遥，使可鼓行而至也。”李靖再次听从侯君集“长途奔袭”之策，决计兵分两路，由李靖率李大亮、薛万均、万彻兄弟、契苾何力等由北路，出其右；由侯君集、李道宗等由南路，出其左。

五月初,李靖率北路军由库山出曼头山,经青海湖南至赤水(今青海东南恰卡恰河上源).赤水离吐谷浑国都伏俟城不远,是其重要据点之一。薛万均、万彻兄弟轻敌冒进，中了吐谷浑天柱王的埋伏，兄弟俩皆中创落马，士兵死伤十之七八。后赖契苾何力冒围奋击，吐谷浑才溃败逃散，获杂畜三十万头。

日期：2012-04-07 10:21:50

随后，李靖率主力至青海湖，不费吹灰之力就攻占伏俟城。李靖率军留驻伏俟城一带，另遣李大亮、薛氏兄弟、契苾何力继续由青海湖追击伏允于河源（今青海都兰县以南地区）。李大亮与吐谷浑大战于蜀浑山（今青海恰卡恰河上源西），俘其名王，获杂畜五万余头。

伏允慌不择路，下令焚烧牧草丛生的草原以阻止唐军追击，然后继续西逃，经柴达木盆地至新疆的且末。李大亮一鼓作气追至且末，闻知伏允遁逃于突伦碛（今新疆且末县以西沙碛）。薛氏兄弟因赤水源之败的前车之鉴，不敢孤军深入，独契苾何力艺高胆大，自率精骑千余，直捣伏允牙帐，杀数千人，获牲畜三十余万，并俘虏了伏允的妻子。伏允众消亡散，仅剩百余骑跟随左右，十余日后竟为手下所杀。

而留在青海湖的李靖中军于五月中旬，加紧肃清吐谷浑残部。伏允长子大宁王慕容顺自长安返回吐谷浑后，郁郁不得志，干脆杀了天柱王投降李靖，吐谷浑被平定。

而侯君集、李道宗率领的南路军则由库山历破逻真谷（今青海湖东南大非川之东），从此逾汉哭山（今青海喀拉海东）至乌海（今青海喀拉海）。侯君集部在此与吐谷浑部展开激战。俘执其名王梁屈葱，饮马乌海（今青海兴海县西南苦海）。继而挥军南下，转战过星宿川（今黄河河源附近之星宿海），最后抵达柏海（今青海鄂陵湖、札陵湖）。后来南路军回师至大非川，与李靖大军会合。

唐朝东路军的两支军队进展情况却不甚理想。盐泽道行军总管高甑生耽误了与李靖大军会师的军期，受到李靖的责罚。高甑生怀恨在心，竟然诬告李靖谋反，唐太宗明辨是非，认定高甑生实属诬陷，将其减死徙边。

另一支由赤水道行军总管李道彦及左骁卫将军樊兴率领的唐军，从松州出发，预定经过党项大酋拓拔赤辞控制的羁縻州。由于拓拔赤辞早已归附唐朝，而且行军前唐朝又重赂拓拔赤辞，并让他作为向导，本来不应该发生什么问题。偏偏这时发生了一段小插曲，拓拔赤辞来见唐诸将说：“往者隋人来击吐谷浑，我党项每资军用，而隋人无信，必见侵掠。今将军若无他心者，我当资给粮运，如或我欺，当即固险以塞军路。”唐诸将当即与他歃血为盟。但是当李道彦到达阔水（今四川松潘县西）时，见党项毫无防备，竟然纵兵袭击，获牛羊数千头。于是党项诸部群起而攻之，拓拔赤辞屯兵野狐峡（今甘肃迭部县的拉达），李道彦不得前进，为其所败，死者数万人，退保松州，后来免于一死徙居边庭。樊兴也因迟留不赴军期、士卒多死，失亡甲仗，以勋劳才免于一死。

尽管唐军东路军不甚顺利，但李靖已在青海湖接受吐谷浑慕容顺的投降，唐军的胜利已成定局。唐太宗封慕容顺为西平郡王，食邑四千户，仍授越胡吕乌甘豆可汗。可见，唐太宗并没有同隋炀帝一样将吐谷浑灭掉，列其地为郡县，而是继续保存了吐谷浑的王统和制度，由名义上的臣属变为实际上藩属之国。唐太宗的这种处置方式在当时来说绝对是正确的，因为吐谷浑政权名义上的存在，不仅不会影响唐朝向西的发展，而且对其他地区少数民族的归附会产生积极的影响。但至少有一点敢肯定，唐朝这样处置吐谷浑或多或少减轻了对吐谷浑人民的伤害。