他的一举一动早被阿史那都支所派斥候侦知，误以为他真的是在打猎，放松警惕不再戒备。

数天后，裴行俭在距阿史那都支部落十余里的地方停下。派亲信前往问候，无非说些身体可好之类的闲话，并敦请阿史那都支过来见个面。

阿史那都支不好拒绝，只得前来拜见，结果被裴行俭抓获，暂送碎叶城（今吉尔吉斯斯坦境内）看管。之后，又选派精锐骑兵，昼夜兼程赶往李遮匐所在部落，抓获了李遮匐。

完成了任务，裴行俭让波斯王子自行回国，留下王方翼驻守碎叶城，自己押着两个囚犯返回长安。

裴行俭计策虽妙，但一向信奉谁拳头硬听谁话的突厥人并不服气。

十月份，单于大都护府（治内蒙古和林格尔县西北）所属阿史德温傅、阿史德奉职两个部落反叛，找了个叫阿史那泥熟匐的突厥王族做可汗。都护府二十四州酋长纷纷响应，短时间内便集结起数十万兵力。

高宗诏令都护府长史萧嗣业、右领军卫将军花大智、右千牛卫将军李景嘉出兵讨伐。

萧嗣业也是百战名将，在多次取得胜利后产生了轻敌心理。

一天，天降大雪，突厥趁夜发起进攻，萧嗣业毫无防备，仓皇拔营逃走。失去指挥的唐军乱做一团，在突厥骑兵的碾压下死伤无数。

花大智、李景嘉带着步兵且战且退，返回都护府。事后，萧嗣业流放桂州，花、李二人也遭撤职处理。

击败了萧嗣业，突厥人接连进犯定州（河北定州）、营州（辽宁朝阳）等地。

如果说西突厥距内地遥远，那么这次突厥可是打到了家门口，不由高宗不重视。

十一月初六，高宗宴请裴行俭，在席间授予裴行俭礼部尚书兼右卫大将军两个职务，派他出任定襄道行军大总管，与丰州（内蒙古五原县以南）都督程务挺、幽州都督李文暕合兵三十余万攻讨突厥。

裴行俭吸取了萧嗣业粮道被抄的教训，找来三百多辆大车，在每辆车中藏了五名手执陌刀、强弩的勇士。又派数百老弱士卒赶车，伪装成粮队缓缓前行，并在沿途险要路段设伏，静待突厥劫粮。

突厥人倒很配合，果然蜂拥而至。老弱士卒扔下车辆一哄而散，突厥人也没查看车上装的是什么，拉起就走。到了一处水草丰茂的地方，他们解鞍下马停下休息。车中勇士猛然跃出，呼喝着连劈带射。突厥人惊恐万分仓皇逃命，又悲催钻进唐军预设的埋伏圈中，被斩杀殆尽。自此以后，唐军粮车再未遭过抢劫。

永隆元年（680年）三月，裴行俭在黑山（内蒙古包头市西北）大破突厥，生擒阿史德奉职，伪可汗阿史那泥熟匐为部下所杀，割掉首级出降。

突厥的第二波叛乱，被裴行俭轻易平复。突厥却像野草般顽强，你烧掉了它的叶，却烧不毁它的根。

裴行俭带着唐军刚刚离去，阿史那伏念又自称可汗，与阿史德温傅连兵作乱。

开耀元年（681年）正月，裴行俭再次受命出任定襄道行军大总管，率右武卫将军曹怀舜、幽州都督李文暕出兵讨伐。

唐军进至代州（山西忻州市代县）陉口，裴行俭派间谍离间阿史那伏念与阿史德温傅，让两人互相猜忌，不敢合兵一处。

阿史那伏念也不是省油的灯，设计诓骗前锋将领曹怀舜，说他在黑沙（内蒙古武川县境内）驻扎。曹怀舜立功心切，只带少数精锐前出，结果扑了个空。

阿史那伏念把家人和辎重留在金牙山（今地不详），主力齐出奔袭曹怀舜，在横水（内蒙古鄂尔多斯市杭锦旗）追上了他。唐军结成方阵自保，且战且退。双方激战一天，斗了个旗鼓相当。

无奈天不作美，突然刮起狂风。处在上风位置的突厥借助风势猛攻，唐军阵脚松动。曹怀舜眼见不利，丢掉军队逃走。唐军随即溃散，死伤无数。

曹怀舜收拢散卒，用重金贿赂阿史那伏念，并擅自与其议和。阿史那伏念撤军北归，曹怀舜等人得以不死，归朝后被流放岭南。

再说裴行俭，当他得知阿史那伏念袭击曹怀舜的消息，立即派将领何迦密、程务挺兵分两路掩袭金牙山。当阿史那伏念兴高采烈返回营地时，发现已被唐军夺占，只得向北逃遁。

裴行俭派程务挺、刘敬同领军追赶，阿史那伏念被追的无路可走，只好把阿史德温傅抓起来绕路向裴行俭投降，并请求宽恕。裴行俭答应