「当年韩信破齐用的就是此计。只要能灭突厥何须顾及唐俭？」
于是三人商定，趁夜整军出发，李靖在前，李世勣在后，率军越过阴山。
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李靖派苏定方率二百骑为前锋，乘雾而行，离颉利驻地七里远时，被突厥人发现。
当时颉利见李世民派使者前来，正自鸣得意，以为妙计得逞。发现唐军来袭，颉利乘千里马逃走。李靖率军到时，突厥军队当即溃败。
李靖率军斩首万馀级，俘突厥男女十馀万，获杂畜数十万，杀隋义成公主，俘获颉利的儿子叠罗施。唐俭安然无恙，得以脱身返回。
颉利率残部，想逃过碛口城向北，李世勣率军于碛口截击。
颉利到碛口城，无法通过，其部下大酋长皆率众投降，被李世勣俘获五万余人。
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三月，突厥阿史那思摩来降，李世民封其为右武候大将军。
突厥思结俟斤率众四万来降。
突利小可汗来降，李世民封其为右卫大将军、北平郡王。
颉利不能过碛口城，逃往小可汗苏尼失所部。
大同道行军总管王道宗引兵进逼小可汗苏尼失。
苏尼失畏惧，将颉利献出，率众投降。
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至此，突厥各部全部归降。
突厥各部君长齐聚长安，朝靓大唐皇帝李世民，上书朝廷，奉李世民为为「天可汗」。
李世民问群臣，「我为大唐天子，可以称「天可汗」吗？」
群臣及突厥各部君长，皆山呼万岁。
从此之后，李世民赐给西北君长的玺书，皆自称「天可汗」。
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四月，李世民在顺天楼，召见被俘的颉利，历数颉利之罪，格外开恩饶其不死。
颉利千恩万谢，痛哭流涕叩头谢恩。
太上皇李渊听闻将颉利擒获，叹道，「当年汉高祖被匈奴困于白登，不能报仇血恨；如今我儿世民，能灭突厥，是朕托付得人，朕还有何不放心呢？」
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太上皇李渊心中高兴，召李世民与近贵之臣十余人，在凌烟阁置酒庆祝。
酒酣耳热，太上皇李渊兴起，自弹琵琶高声吟唱。
李世民起身，亲自献《大明之舞》，起舞为太上皇李渊助兴。
近贵之臣，逐一向太上皇李渊敬酒祝贺，直到深夜方才罢
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