但是依然人数众多，如果他率众进入碛中（漠北），与回纥、薛延陀等部落沆瀣一气，想要消灭他们就很困难了。现在唐俭在与突厥人谈判，
颉利对唐军的防备必然松弛。此时唐军雷霆出击，打他个措手不及，东*突厥必然不战而降”。李靖心中打得也是这个主意，两人一拍即合，
“你说得这番话，正是韩信灭田横的策略”。李靖领军深夜出发，李勣也带领手下做好埋伏，唐军布下了天罗地网，只等颉利可汗自投罗网。
颉利可汗牙帐被袭，仓惶逃命，他想逃向碛中。而李勣正在碛口等着他的到来。前面唐军阵势如山，后面追兵紧咬不放。突厥大酋长无奈之中，只得率领部落族人向李勣投降。李勣轻轻松松就得到了五万俘虏。
颉利可汗虽然一时逃脱，却逃不出唐军的掌控，最终被李道宗抓住，被唐军隆重献俘，不可一世的东*突厥汗国就这样灭亡了，李勣因功拜为光禄大夫和并州大都督府长史。
这时，李勣的父亲也去世了，按礼仪制度，他得回家为父亲守孝，在无法遮风蔽雨的破棚子里守丧三年，但是初唐的南征北战哪里少得了这个出类拔萃的将才，唐太宗的一纸诏书，就将李勣“夺哀还官”。李勣在并州十六年，知人善任，
向朝廷推荐了不少的人才，其中，张文瓘到唐高宗时期做到了宰相之位，唐太宗这样赞扬李勣在并州的政绩，“隋炀帝不懂得任用良将戍守边防，
只知道动用老百姓大修长城，现在我任命李勣镇守并州，突厥不敢南下而牧马，岂不胜过修筑长城百倍”。公元641年，李勣升为兵部尚书，加封英国公，
他还没到长安赴任，漠北薛延陀真珠可汗就纠集同罗、回纥等部落，领兵二十万，直扑大唐边境。
薛延陀袭击已经归降大唐的东*突厥部落，东*突厥部落抵挡不住，向大唐朝廷频频告急。唐太宗当然不会坐视不理，
他任命李勣为朔州道行军总管，统兵六万，屯守羽方，迎击薛延陀。这一年十二月，薛延陀可汗之子大度设带领数万骑兵直奔长城而来，
刚好与李勣的唐军部队迎面撞上，大度设见唐军兵强马壮、无懈可击，心生畏惧，赶紧带领部众向北逃窜。李勣当然不会给对手以喘息之机，
他挑选六千精锐骑兵，昼夜兼程，在青山赶上了薛延陀军。唐军骑兵手持长槊，
下马冲锋，勇不可挡，薛延陀军全线崩溃，被唐军斩首三千、俘虏五万，大度设拼命逃跑，却遇上了漠北的暴风雪，人畜冻死的十有*。
捷报传来，唐太宗骄傲地告诉薛延陀使臣，“李世勣才出动了数千骑兵，你们已经如此狼狈，回去告诉你们的可汗，不要再妄想与大唐做对”。
李勣回朝以后，突然得了重病，医生开出的药方上写明，需要别人的胡须来做药引，唐太宗知道以后，剪下自己的胡须为他和药，
李勣感动得一塌糊涂，入朝谢恩时叩头出血，唐太宗告诉他，“我这么做完全是为社稷打算，不用谢我”。
李勣担任太子詹事后，唐太宗在一次宴会上向他吐露肺腑之言，“我想托付年轻的太子，考虑下来没有比你更合适的人选，你过去能不忘李密，如今又怎么会做出对不起我的事情”，李勣含泪对答