裴行俭释放了李遮匐的使者，让他前去通知李遮匐。阿史那都支已被唐军擒获，大军正向李遮匐的部落开拔。李遮匐无计可施，只得向裴行俭投降。
于是。此行的波斯王子被裴行俭卖了猪仔，打发他自行回国。裴行俭押送阿史那都支和李遮匐等人返回长安复命，副使王方翼留了下来。修筑碎叶城，勒石纪功。
唐高宗欣喜若狂，他没想到事情会如此轻而易举地解决，这正是裴行俭的厚积薄发，皇帝亲自宴请劳苦功高的臣子，再三表达了自己的赞扬，
“你孤军深入万里之遥，兵不血刃而敌人束手就擒，可谓文武兼资，故此同时授予文武二职，担任礼部尚书兼检校右卫大将军”。
同年十月，东*突厥酋长阿史德温傅起兵造反，管内二十四州皆响应，叛军有数十万之众，大唐北疆频频告急。朝廷派遣单于都护府长史萧嗣业率军讨乏，先胜后败，情势危急。
裴行俭立马被任命为定襄道行军大总管，领军十八万，与西军程务挺、东军李文暕合兵三十余万，进剿阿史德温傅。唐军连亘数千里，都受裴行俭的节制，史官赞曰，“唐世出师之盛，未之有也”。
裴行俭率军到达朔州（今山西朔县），得知萧嗣业因为运粮车被劫以至大败，决定将计就计。
伪装运粮车300辆，每辆车中潜伏壮士五人，手持陌刀（长柄两刃刀）、劲弩，由老弱士兵押送粮车，精锐士兵尾随其后。
突厥人果然中计，冲过来攻打运粮车队，老弱士兵弃车而逃。突厥人赶着粮车前往有水草的地方，解鞍牧马，准备取粮。
唐军壮士当即跃出，伏兵也同时杀到，痛快淋漓地解决了敌人，抢粮的突厥人几乎无一幸免，从此，突厥人再也不敢靠近唐军的运粮车队。
大军进至单于府以北，已然接近傍晚，唐军安营扎寨，挖好了周围的壕沟。
裴行俭下令将士们向高岗上移营，将军们都说，士兵已经安顿好，大家都很疲倦，不想再搬迁了。
裴行俭语气坚决，催促大家按军令行事。大家虽然心有怨气，却不敢违背裴行俭的军令，起身搬迁了营地。当天晚上，风雨大作，唐军原先的营地很快被大水淹没，
水深竟达丈余，唐军将士个个