贞观十八年四月二十二日，大唐兵部尚书李绩率主力七万余大军急趋辽东，展开辽东城战役——李绩自柳城(今朝阳县)进发时，大肆声张进军怀远镇(今沈阳市西南)，而潜师北趋甬道(隋伐辽时所设浮桥，今辽中县西北)，出高句丽不意。四月二十六日，李绩自通定镇(今沈阳市北)渡过辽水，高句丽守军大骇，城邑皆闭门自守。李绩所部遣先头部队张俭以胡兵为前锋，渡辽水后攻建安城(今营口市东南)，破高丽兵，斩首数千级。
贞观十八年四月二十七日，夏江王李道宗率部越过新城(今海城县)攻破盖牟城(今盖县)，虏获两万余人，粮食十万余石；同日，张亮率舟师自东莱渡海袭击卑沙城(今旅顺西北)，破城俘获八千余众，至此，三路征高句丽之大军已齐至辽东。
贞观十八年五月初一，李世民率部赶到前军，令李绩强攻辽东城(今辽阳市)，高句丽遣步骑四万驰援辽东城，经盖牟城时，中了李道宗所派之四千精锐骑兵的埋伏，高句丽军大败而逃，辽东遂成孤城；五月初二，李绩率部用抛石车、撞车猛攻辽阳城，而高句丽军则在城上积木为楼，进行抵抗，李世民亲引精兵围城数重，鼓噪声震天地，四面围攻，昼夜不停，战事激烈，至五月初八日，南风大作，李世民趁机遣锐卒登冲竿（长竹竿）之末，焚其南楼，火延烧城中，屋宇皆尽，高句丽守军力战不能敌，城遂破，杀敌万余，俘获四万之众，获胜之唐军主力趁势北进，展开围攻白岩城(今抚顺市南)之战。
贞观十八年五月初二，清水河战败之薛延陀拔灼所部不敢再与安西唐军决战，被迫向乌拉斯台隘口方向撤军，安西唐军并未趁机出击，而是离着十里许，缓缓挥军尾随其后，继续压迫拔灼所部东撤；五月初五，拔灼所部得知确切消息——大度设所部已然全部从乌拉斯台隘口撤回了薛延陀国内，并以重兵把守隘口，不肯放拔灼所部通过，彼时，因回纥﹑仆固两部落联军已投靠大度设，双方兵力大体相当，而大度设占有地利之优势，拔灼虽又气又恼，却不敢在唐军压迫下强攻乌拉斯台隘口之大度设所部，不得不转道向北，一路赶往乌伦古河边的塔克什肯隘口，企图冲破兵力薄弱的葛逻禄所部之封锁，然其尚未行至乌伦古河，便已被沿乌伦古河南下之莫离所部三国联军挡住了去路，而与此同时，安西唐军主力也趁机赶了上来，联兵十三万余众将拔灼所部困在了乌伦古河南岸的抱犊囤，双方对峙数日，至五月初九止，并未有大的战事发生。
吓跑了大度设，围住了拔灼，北疆的战事已到了尾声，