突厥珍物案其实是李世民对李靖忠诚心的一次考验，皇帝对于臣子，最看重的服从，能力都是次要的。司马公在资治通鉴开篇就明确提出，“才德均无是愚人，才胜于德是小人，与其用小人，不如用愚人。”所谓德无非就是君君臣臣那一套，看来李靖深谙此道，不是只读过兵书。这次“突厥珍物案”中，李靖表面上是胜利了，皇帝亲自为他洗刷罪名，还委婉地向他道歉，但其实究竟谁是胜利者是不言而喻的。案件的结果是李靖升官为尚书右仆射，这个职位相当于丞相，有权参与国家大政，但据记载，他“每与时宰参议，恂恂然似不能言”，那就是凡事三缄其口了。至于原因，《旧唐书》认为是因为李靖“性情沉厚”，但其实这是李靖极有政治头脑的表现，他身为国之大将就该是一个纯粹的军人，不应过多牵涉进朝堂政治当中。名将在历朝历代都是一柄双刃剑，下场往往都不好，而李靖则真正做到了军队就是国家的武力，而不是政治斗争中的工具。因此李靖与李世民终其一生君臣知遇，成就了历史上的一段佳话。
消灭突厥之后，唐朝正式开始了对西域的经营，唐贞观四年（公元630年），原属西突厥的伊吾城（今新疆哈密）主率所属七城归顺唐朝，唐朝设西伊州（后改称伊州）。此时挡在唐朝面前的就是一直与唐朝作对的吐谷浑。吐谷浑这个部落在西魏之时曾被突魏联军所重创，可是游牧民族的恢复能力很强，经过多年的修生养息，唐朝初年渐趋强大。唐朝建立后，当时的吐谷浑国主伏允与割据河西的反王李轨联合，骚扰唐西北边境。武德二年（公元619年），唐灭李轨，伏允可汗为了从唐获得茶、盐等生活必需品，频繁遣使，请求在边界互市。由于“中国丧乱，民乏耕牛”，而吐谷浑又是以游牧为主的少数民族，盛产牛马，唐高祖遂慨然答应。于是吐谷浑通过互市，从唐境获得了大量生活必需品，而唐朝也“资于戎狄，杂畜被野”获得了大量用于农业的牲畜。
唐朝为了保持与吐谷浑的友好关系，还主动放回了从隋末一直为人质的伏允可汗的儿子慕容顺。但是，随着吐谷浑势力的不断强盛，伏允可汗逐渐不满足从互市中获得的财富。于是，又经常袭扰凉州、兰州、岷州、鄯州、廓州一带，威胁河西走廊。由于当时唐突关系紧张，帝国的重心都在对付突厥方面，因此面对吐谷浑唐军只能紧守门户却没有能力进行反击，当时作为李渊女婿的柴绍便曾经是负责防御吐谷浑的一线大将。在柴绍的作战经历当中，吐谷浑对唐军的威胁已经相当之大。当时柴绍率唐军与吐谷浑大战，却被敌人包围，敌军乘高临下四面放箭，矢下如雨，眼看就要全军覆没。结果柴绍急中生智想了一个办法，他让人弹奏胡琵琶，又找了两个女子对舞。吐谷浑人从来没见过这个，非常奇怪，箭也不射了，纷纷驻足观看。柴绍趁机暗中率精骑从后面突袭，这才获得了胜利。
到了贞观八年（公元634年）实力今非昔比的唐朝开始策划对吐谷浑进行讨伐。十二月，时任尚书右仆射的李靖再次请缨，李世民非常高兴，立刻任命李靖为西海道行军大总管，兵部尚书侯君集为积石道（今甘肃积石山县）、刑部尚书任城王道宗为鄯善道（今新疆若羌）、凉州都督李大亮为且末道（今属新疆）、岷州都督李道彦为赤水道、利州（治今四川广元）刺史高甑生为盐泽道（今青海茶卡盐湖）行军总管。唐太宗对这仗非常重视，第一次行使天可汗的权威，征调了突厥、契苾两族作为仆从军参战，李靖作为大帅总领五路唐军征讨吐谷浑。此时李靖已经六十五岁高龄，风采依然不减当年，吐谷浑一听到是李靖亲自领军，连仗都不敢打，立刻西逃入嶂山（即库山）千余里，此时唐军内部发生分歧，李道宗强烈要求继续追击，而侯君集却持否定态度。此时李靖显示出了身为一个统帅最重要的能力，即正确地决断能力。他同意了李道宗的看法，令他率军疾追，在离唐军主力十日路程的库山终于追及伏允。
伏允据险欲作殊死战，李道宗正面遣大军猛攻，自己亲率千余骑从山后突袭。伏允腹背受敌，溃不成军，只得再西逃。为阻止唐军追赶，伏允下令焚烧沿途野草，企图坚壁清野。于是唐军的马匹因无野草可食，日益羸瘦，骑兵们因此心急如焚。以李道宗的为首的多数将领认为伏允西走柏海（今青海鄂陵湖、札陵湖），难知其确切藏身处，且若再西进已近黄河源头，古今罕有人至，险顺难料；何况，此次远征，尽赖马力，今野草已被烧尽，不如撤兵，待马肥草生，伺机再进。李靖面对险恶的地形和困难的局面不为所动，兵分两路，深入敌境，作钳形追击。李靖亲率李大亮、薛万均、万彻兄弟及契芯何力等部从北道进击，另遣侯君集和李道宗率部由南道进击。唐军将士英勇追击，跋涉于高原之上，贞观九年（公元635年）四月二十三日，北路军李靖终于追及伏允，于曼头山（似今青海东日月山）上大战，李靖部将薛孤儿斩杀吐谷浑王族，获得了大批牲畜。
二十八日，李靖部又败吐谷浑于牛心堆（今青海湟中西南）和赤水源（今青海东南恰卜恰河上源）。此时伏允上天无路入地无门，决心拼死一搏，于是率军埋伏在赤水川附近，而作为先锋的薛万均、薛万彻兄弟率部到达赤水川后却因为连胜之后轻兵冒进，正好进入伏允所设的包围圈，吐谷浑吐谷浑国相天柱王亲自搏杀于战阵之上。唐军血战不得脱，薛万均兄弟皆中枪堕马，徒步死斗，兵士死者十六七，此时的场面可以想象是多么惊心动魄。在这个危机的时刻，契苾何力（契苾族族长）率领数百骑驰援，史书中说他“突围而前，纵横奋击，贼兵披靡”，万均、万彻兄弟这才死战得脱。与此同时由凉州南下的且末道李大亮部在蜀浑山（在今恰卜恰河上源）击败吐谷浑部，获其王公二十人。突厥将军执失思力率军亦败吐谷浑于居茹川。李靖率领的唐军从积石山河源一路杀到且末，纵横整个吐谷浑西部，所向无敌，很快攻克了吐谷浑首府伏俟城（海南藏族自治州共和县石乃亥乡的铁卜卡），伏允可汗被迫北逃突伦碛（今新疆且末、和田之间）中。所谓树倒猢狲散，伏允嫡子大宁王慕容顺眼看大势已去，遂率众击杀国相天柱王，举国请降。
南路军在侯君集和李道宗的带领之下唐军翻越两千余里无人之境，五月一日，抵达乌海（今青海冬给措纳湖），与吐谷浑部遭遇，唐军大败其众，擒吐谷浑王族梁屈忽，此时正当盛夏，天上却骤降寒霜，唐军经过破逻真谷（约在今青海共和大非川东）之时，其地无水，只能人龁冰，马啖雪，唐军与吐谷浑军从星宿川（今黄河河源附近之星宿海，金庸小说天龙八部中的星宿海应该指的就是这个地方。） 战至柏海，吐谷浑军望风披靡，唐军一路翻山越岭，至积石山，观河源之所出，最终在大非川与李靖北路军胜利会师。
对于西逃的伏允可汗李靖一贯的风格可没那么容易让他溜掉，他坐镇伏俟城，命李大亮、薛万均兄弟及契芯何力率部追击伏允可汗，在抵达突伦碛前时，薛万均兄弟鉴于赤水之败，不敢深入。但契芯何力却自选骁兵千余骑，独自向突伦碛挺进。唐军进入碛中以后，百里沙碛难见水，唐军口燥舌焦，不得已只好饮马血止渴。如此艰难境地之下终于追上伏允，袭破国主牙帐，斩首数千级，获驼马牛羊二十余万头，伏允猝不及防之下只得率千余骑向沙碛深处逃遁，其妻儿均被唐军所俘虏。十多天后，伏允亦被随从骑将所杀。唐北路军大获全胜。此战后唐帝国遂夺得鄯善（鄯善郡在蒲昌海西南，且末水以南，即今天新疆若羌县附近）。李靖以区区四万余唐军历时半年，横行青藏高原，行程五六千里，从青海打到西域，克服了无数难以想象的艰难险阻，最终赢得了辉煌的胜利，一代军神李靖终于为自己的戎马生涯画上了一个最完美的句点。
李靖虽然取得了大胜利，可是不料“突厥珍物案”的历史居然又重演了，李靖一回来，他的部下岷州都督高甑生就密报他拥兵自重，意图谋反。这个罪名比上次的私分战利品要严重多了，李世民因此又大大地查问了一番，后来终于发现，原来这个高甑生在跟随李靖进攻吐谷浑时曾因畏敌不前而延误了军期，因而被李靖处分，为泻私愤才诬告李靖。事件的结果当然是诬告者被从重处罚，而李靖也从此闭门不出，潜心在家着书立说，以示再不理世事。
为了不让李靖的军事才能白白浪费，李世民派了心腹侯君集到李靖处向他学习兵法。不久侯君集就向李世民抱怨，说李靖只挑些基本知识传授，请教他高深些的就不肯教，说不定是有什么贰心。李世民找了李靖要他解释，李靖答复说，我教给侯君集的部分已经足以安定国内震慑四邻，他一再要学更高的东西，只怕侯君集才真是有贰心。看来李靖的确与谋反嫌疑有缘，就算是闭门不出了，仍然要被人告谋反，不过从李靖的反击来看，他对这种暗箭已经是应付自如了，大概也是久病成医。当然李世民没有因为李靖而去追究侯君集是否有贰心，不过事实证明李靖是正确的，侯君集后来密谋杀李世民拥立太子李承乾即位，他哪里斗得过李世民，最后事泻被杀，这应该也算一种黑色幽默。
终李靖一生，内战、外战、陆战、水战、草原战、高原战、山地战、沙漠战无不得心应手战无不胜。凡是与他对阵的敌人，从冉肇则、萧铣、辅公祏到东突厥、吐谷浑无一不是彻底被灭亡，而李卫公兵法更是光耀后世，成为兵家的经典著作之一。正所谓“脱鞍暂入酒家垆，送君万里西击胡。功名祗向马上取，真是英雄一丈夫！”卫公之名，名垂千古！
