北方的突厥主颉利可汗，虽然曾与李世民在豳州定盟，但后来依然屡屡进犯。武德九年（626年）八月，颉利和突利再次举兵二十万，侵入唐的边境泾州（治今甘肃镇原东南）。
太宗下诏戒严，并派尉迟敬德为泾州道行军总管，带兵前去抵御。敬德到了泾州后，正好与突厥兵相遇，杀死突厥一千多人。吃了这一败仗后，颉利继续向长安进发，驻扎在渭水便桥之北，之后派遣心腹执失思力到长安面见太宗，以探虚实。
太宗召见执失思力，问他为何派兵侵犯。思力说：“你们派发给我们的金币，不但没有定额，有时还干脆不给。所以我国可汗带兵百万前来请命。”
太宗毫不畏惧义正词严地说：“我与你国可汗当面约定和亲，前后赠送金帛不计其数。现在你们自己首先违背盟约，带兵入侵我大唐疆土，是你没有道理。我想你们虽居戎狄地区，也应懂得人之常情，怎么能够如此背信弃义？现在，我应先将你斩首，然后再与可汗作战，看你们可汗能不能取胜我军？”
思力听了，顿感惊慌，连忙磕头谢罪。有大臣进来提醒李世民：“两国相争，不斩来使，请皇上派人送还思力，以示宽容仁德。”
太宗说：“我如果遣还突厥来使，反而令他更加藐视我大唐尊严，这是能够随便纵容的事么？”
又回头对思力说：“我将派人把你的头颅送回去，让你看着我亲自带兵征战，究竟是谁胜谁负？”
说完指令左右将思力关押起来。然后，太宗召集宫中禁军，自己亲自披上铠甲，跨上战马，带着高士廉、房玄龄等六人，直接奔赴渭水。
当时，颉利可汗正在营中坐等执失思力回来报告情况，忽然有人匆匆进营，说是：“唐天子来了。”
颉利上马出营，隔河遥望，只见对面巍然立着六位骑兵，为首的那位盔甲鲜明，果然是当年的秦王，当今主事中原的大唐天子。
颉利惊魂未定之间，对面唐天子朗声说道：“颉利可汗，我与你定盟豳州，约好不再相犯，近年来你多次负约，我正要兴师问罪，你却主动带队前来了，莫非是前来送死么？”
说到这里，唐天子又扬鞭指向空中：“苍天在上，我国未曾有负可汗，而可汗却负了我国。有负于我，就是有负于天，请问可汗，是否能够承担这个结果？”
那颉利听到这话，更加感到心惊。他随身带着的将士本来信鬼信神，又看唐天子高高在上，威风凛凛，不由得魂飞魄散，相继下马膜拜。忽然间，只听得锣声喧天，鼓声动地，生龙活虎的唐军陆续集结，迅速摆成了一字的长蛇阵，而太宗还在马背上昂然立着。真是声威显赫，不可小视。
大臣萧瑀担心太宗轻敌，一再坚持请求太宗还朝。
太宗悄悄对他说：“你还不知道，我都已经考虑好了。突厥敢举国前来进犯，是由于我国内有难，而我又刚刚即位。我们如果表现得怯懦，只是闭城自守，他必然让部队大肆抢掠。我为此特意只带少量人员，让他看到我从容不迫；同时又大张旗鼓地集结军队，作出必然开战的阵势。他被我的正气所慑，又被我军威所震，再说毕竟是深入我腹地，心中多少也有担忧。在这种情势下，如果我们与之交战，则一定取胜；如果与之讲和，则必然长久稳固。是否制伏突厥，就在这一招了。你看着吧，他们已经无能为力了。”
果然过了片刻，就有突厥使者渡过渭水，来向太宗请求讲和了。太宗大声责骂来使，来使也只得俯首听命。最后，太宗勉强同意与之和谈，并限期次日订盟。
于是遣还来使，太宗回到宫中。第二天，又亲临城西与颉利在便桥相会。再次定盟后，双方即指挥退兵，太宗也将执失思力放了回去。
太宗后来告诉大臣，之所以与之讲和，是因为自己刚刚即位，国家还未安定，百姓还不富强，也考虑到如果交战过多，突厥必定生怨，由怨而惧，就会发愤图强，将来肯定会来报复。而现在结盟而退，今后很可能更加志骄气傲，而不再防备唐军，到那时才可以一举消灭。
这时期，唐朝境内基本安稳，只是北方的梁师都仗着突厥势力未平定。于是太宗派遣右卫大将军柴绍前去讨伐梁师都。师都连忙向突厥告急，颉利派兵相援，但很快被唐军打败。后来，由于被唐军围困的时间太长，城中食物都已耗尽，师都的弟弟将其杀死后，全城投降。至此，中原全境才真正统一。
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