此前，颉利战败后，逃窜到铁山，剩余部众还有数万人。他派遣执失思力入朝拜见太宗，谢罪请降，请求举国归附唐朝，自己亲自入朝。太宗派遣鸿胪卿唐俭等人前往安抚，又下诏让李靖领兵迎接颉利。颉利表面上言辞谦卑，内心却犹豫不决，想等到草青马肥之时，逃入漠北。李靖领兵与李世积在白道会师，商议道：“颉利虽然战败，但部众仍然强盛，如果他逃到碛北，依附九姓部落，道路险阻遥远，就很难追上了。如今朝廷的使者已经到了那里，突厥人必定会放松警惕，我们如果挑选一万精锐骑兵，携带二十天的粮草前去突袭，不出战就能擒获颉利。”他们把这个计谋告诉张公谨，张公谨说：“诏书已经允许突厥投降，使者还在那里，怎么能攻打他们呢！”李靖说：“这正是韩信攻破齐国的计策。唐俭这类人又有什么值得可惜的！”于是领兵连夜出发，李世积随后跟进。大军抵达阴山，遇到突厥一千多个营帐，全部俘获，让他们随军前行。颉利见到唐朝使者，十分高兴，内心安定下来。李靖派武邑人苏定方率领二百骑兵作为前锋，趁着大雾进军，在距离颉利王庭七里远的地方，突厥人才发觉。颉利骑上千里马先行逃走，李靖大军赶到，突厥部众瞬间溃散。唐俭得以脱身逃回。李靖斩杀突厥一万多人，俘获男女十多万，缴获各种牲畜几十万头，杀死隋朝义成公主，擒获她的儿子叠罗施。颉利率领一万多人试图穿越沙漠，李世积驻军在碛口，颉利到达后无法通过，他手下的大酋长们都率领部众投降，李世积俘获五万多人后返回。唐朝开拓的疆域从阴山以北延伸到大漠，捷报传至长安。
丙午日，太宗返回宫中。甲寅日，朝廷因攻克突厥而大赦天下。任命御史大夫温彦博为中书令，代理侍中王珪为侍中；代理户部尚书戴胄为户部尚书，参与朝政；太常少卿萧瑀为御史大夫，与宰相一起参议朝政。
三月戊辰日，任命突厥夹毕特勒阿史那思摩为右武修大将军。
四方各族的君主首领前往宫中，请求太宗担任“天可汗”，太宗说：“我已经是大唐天子，又要同时行使可汗的职权吗？”群臣和四方各族都高呼万岁。从此以后，太宗用玺书赐给西北各族首领时，都自称“天可汗”。
庚午日，突厥思结俟斤率领四万部众前来投降。丙子日，任命突利可汗为右卫大将军、北平郡王。
起初，始毕可汗任命启民可汗的同母弟弟苏尼失为沙钵罗设，统领五万部落，王庭设在灵州西北。等到颉利朝政混乱，只有苏尼失统领的部落没有二心。突利前来投奔唐朝时，颉利立苏尼失为小可汗。颉利战败逃走后，前往依附苏尼失，准备逃奔吐谷浑。大同道行军总管任城王李道宗领兵逼近，让苏尼失捉拿颉利并押送前来。颉利带领几名骑兵连夜逃走，藏匿在荒谷中。苏尼失感到害怕，派人骑马追赶，擒获了颉利。庚辰日，行军副总管张宝相率领部众突然抵达沙钵罗设的营地，俘获颉利并送往长安，苏尼失率领全部部众前来投降，漠南地区从此没有突厥势力。
蔡成公杜如晦病重，太宗派太子前去探望，自己又亲自前往探视。甲申日，杜如晦去世。太宗每次得到好东西，总会想起杜如晦，派人赏赐给他的家人。过了很久，太宗谈起杜如晦，必定流下眼泪，对房玄龄说：“你和杜如晦一起辅佐我，如今只能见到你，却见不到杜如晦了！”
突厥颉利可汗被押送到长安，夏季四月戊戌日，太宗亲临顺天楼，大规模陈列文物仪仗，召见颉利，责备他说：“你凭借父兄留下的基业，放纵淫逸暴虐，自取灭亡，这是第一条罪状；多次与我结盟却又背弃，这是第二条；依仗强盛喜好战争，致使尸骨遍野，这是第三条；践踏我国庄稼，掠夺我国百姓子女，这是第四条；我宽恕你的罪行，保存你的部落，你却拖延不来朝见，这是第五条。不过自从便桥会盟以来，你不再大举入侵，因此饶你不死。”颉利痛哭谢罪后退下。太宗下诏让他住在太仆寺，供给丰厚的粮食。
太上皇李渊听说擒获了颉利可汗，感叹道：“汉高祖刘邦被围困在白登，没能报仇；如今我的儿子能消灭突厥，我把国家托付给合适的人，还有什么可担忧的呢！”太上皇召集太宗和十几位权贵大臣，以及诸王、王妃、公主，在凌烟阁设宴饮酒。酒酣之际，太上皇亲自弹奏琵琶，太宗起身跳舞，公卿大臣们轮番起身祝寿，一直到深夜才结束。
突厥灭亡后，其部落有的向北归附薛延陀，有的向西逃往西域，前来投降唐朝的还有十万人。太宗下诏让群臣商议如何安置他们。朝中大臣大多说：“北方狄人自古以来就是中国的祸患，如今侥幸将其攻破灭亡，应当把他们全部迁到黄河以南的兖州、豫州之间，分割他们的部落，让他们散居在各州各县，教他们耕种织布，这样可以把胡人转化为农民，永远空出塞北之地。”中书侍郎颜师古认为：“突厥、铁勒都是上古时期就不能使其臣服的民族，陛下既然使他们臣服，请把他们都安置在黄河以北，分别设立酋长，统领各自的部落，这样就能永无祸患了。”礼部侍郎李百药认为：“突厥虽然称为一个国家，但内部种类繁多，各有首领。如今应当趁着他们离散的时机，让他们各自回到原来的部落，推举首领，互不隶属；即使想保存阿史那氏，也只能让他们统治本族而已。国家分裂就会弱小，容易控制，势力相当就难以相互吞并，他们各自保全，必定无法与中国抗衡。还请在定襄设置都护府，节制他们，这是安定边疆的长久之计。”夏州都督窦静认为：“戎狄的本性如同禽兽，不能用刑法威慑，不能用仁义教化，况且他们怀念故土的情感难以忘记。把他们安置在中国内地，有损无益，恐怕有一天会发生变故，侵犯我国疆土。不如趁着他们战败灭亡的余势，给予他们意外的恩惠，封给他们王侯的称号，把宗室女子嫁给他们，分割他们的土地，拆分他们的部落，使他们权力削弱、势力分散，容易控制，这样可以让他们永远作为藩臣，保卫边塞。”温彦博认为：“把他们迁到兖州、豫州之间，违背他们的本性，不是养活他们的办法。请依照汉朝建武年间的旧例，把投降的匈奴安置在边塞附近，保全他们的部落，顺应他们的习俗，来充实空虚的边境，让他们成为中国的屏障，这是最好的计策。”魏征认为：“突厥世代都是盗贼，是百姓的仇敌；如今侥幸灭亡，陛下因为他们投降归附，不忍心将他们全部杀死，应当放他们回到故土，不能留在中国内地。戎狄人面兽心，弱小的时候就请求臣服，强大的时候就发动叛乱，这是他们的本性。如今投降的将近十万人，几年之后，人口繁衍加倍，必定会成为心腹大患，到时候后悔就晚了。晋朝初年，各胡人部落与百姓在中原杂居，郭钦、江统都劝说晋武帝把他们驱逐到塞外，以杜绝祸乱的根源，晋武帝没有听从。二十多年后，伊水、洛水之间就变成了胡人的聚居地，这是前车之鉴啊！”温彦博说：“君王对待万物，就像上天覆盖、大地承载一样，没有遗漏。如今突厥走投无路前来归附我们，怎么能抛弃他们而不接纳呢！孔子说‘有教无类’。如果拯救他们免于死亡，教给他们谋生的技能，传授他们礼义之道，几年之后，他们就都会成为我们的百姓。挑选他们的酋长，让他们入宫担任侍卫，他们畏惧威严、感念恩德，又有什么后患呢！”太宗最终采纳了温彦博的计策，安置突厥投降的部众，东自幽州，西至灵州；分割突利原来统领的地区，设置顺、佑、化、长四州都督府；又分割颉利的地区为六州，左边设置定襄都督府，右边设置云中都督府，来统领他们的部众。
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五月辛未日，任命突利为顺州都督，让他率领自己部落的官员。太宗告诫他说：“你的祖父启民挺身而出投奔隋朝，隋朝立他为大可汗，占据了北方荒漠；你的父亲始毕反而成为隋朝的祸患。天道不容，所以让你今天落得如此混乱灭亡的下场。我之所以不立你为可汗，是吸取了启民往事的教训。如今任命你为都督，你应当好好遵守国家法律，不要相互侵犯掠夺，这不仅是为了中国长久安定，也是为了让你的宗族永远保全！”
壬申日，任命阿史那苏尼失为怀德郡王，阿史那思摩为怀化郡王。颉利灭亡时，各部落酋长都抛弃颉利前来投降，只有思摩跟随他，最终与颉利一起被擒获。太宗赞赏他的忠诚，任命他为右武候大将军，不久又任命他为北开州都督，让他统领颉利的旧部。
丁丑日，任命右武卫大将军史大奈为丰州都督。其他前来投降的酋长，都被任命为将军、中郎将，在朝廷任职，五品以上的官员有一百多人，几乎占到朝廷官员的一半，因此进入长安居住的突厥人有将近一万家。
辛巳日，太宗下诏：“从今以后，打官司的人如果经过尚书省判决后不服，允许向东宫上呈诉状，委托太子裁决。如果仍然不服，再向朝廷奏报。”
丁亥日，御史大夫萧瑀弹劾李靖，说他攻破颉利王庭后，治军没有法度，突厥的珍宝财物被士兵抢掠一空，请求将他交付司法部门审讯治罪。太宗特意下诏不予弹劾。等到李靖入宫拜见，太宗严厉责备了他，李靖磕头谢罪。过了很久，太宗才说：“隋朝的史万岁打败达头可汗，有功却没有得到赏赐，反而因罪被杀。我不会这样做，记录你的功劳，赦免你的罪过。”加封李靖为左光禄大夫，赏赐绢一千匹，增加实际封邑，加上之前的共五百户。不久，太宗对李靖说：“之前有人诋毁你，如今我已经醒悟，你不要放在心上。”又赏赐绢二千匹。
林邑国献上火珠，有关部门认为他们的上表言辞不恭顺，请求讨伐林邑，太宗说：“好战者必亡，像隋炀帝、颉利可汗，都是我们亲眼所见的例子。打败一个小国算不上勇武，更何况不一定能取胜呢！语言上的不恭顺，又有什么值得在意的！”
六月丁酉日，任命阿史那苏尼失为北宁州都督，任命中郎将史善应为北抚州都督。壬寅日，任命右骁卫将军康苏密为北安州都督。
乙卯日，朝廷征调士兵修建洛阳宫，为太宗巡视做准备。给事中张玄素上书劝谏说：“洛阳还没有确定巡视的日期，却提前修建宫室，这不是当前的紧急事务。从前汉高祖采纳娄敬的建议，从洛阳迁都长安，难道不是因为洛阳的地势不如关中险要吗！汉景帝采纳晁错的意见引发七国之乱，如今陛下把突厥安置在中原地区，突厥与朝廷的亲近程度，怎能比得上七国；怎能不先为此忧虑，反而急于修建宫室、轻易出动帝王车驾呢！我看到隋朝初年营造宫室时，附近山上没有大木材，都要从远方运来，两千人拉一根柱子，用木头做车轮，车轮滚动时摩擦生火，于是铸造铁轮毂，走一两里路，铁轮毂就破损了，还要另外派几百人携带铁轮毂跟随更换，一整天也走不了二三十里。算下来一根柱子的花费，就已经耗费了几十万工时，其他的耗费就可想而知了。陛下当初平定洛阳时，下令拆毁了隋朝所有宏大奢侈的宫室，还不到十年，又重新加以营建修缮，为什么以前厌恶的事情如今却要效仿呢！况且以现在的财力，怎么能和隋朝相比！陛下役使饱受战乱创伤的百姓，沿袭灭亡隋朝的弊端，恐怕比隋炀帝还要严重啊！”太宗对张玄素说：“你说我不如隋炀帝，那和桀、纣相比怎么样？”张玄素回答说：“如果这项工程不停下来，最终也会和他们一样陷入动乱。”太宗感叹道：“我考虑得不周全，竟然到了这种地步！”回头对房玄龄说：“我认为洛阳地处天下中心，各地朝贡的道路均等，想以此方便百姓，所以才下令营建。如今张玄素说得确实有道理，应当立即停止这项工程。以后如果有事到洛阳，即使露天居住也没有关系。”于是赏赐张玄素二百匹彩帛。
秋季七月甲子朔日（初一），发生日食。乙丑日，太宗问房玄龄、萧瑀：“隋文帝是怎样的君主？”二人回答说：“隋文帝勤勉治国，每次临朝听政，有时直到日落西山，五品以上的官员，都被召来坐下商议政事，卫士们只能传递食物来吃；他虽然性情不够仁厚，但也是一位励精图治的君主。”太宗说：“你们只知其一，不知其二。隋文帝见识不明却喜欢苛察细节，见识不明就不能通达事理，喜欢苛察就会对事物多有疑心。凡事都亲自决断，不任用群臣。天下如此广大，日理万机，即使他劳神费力，难道能每一件事都处理得当吗！群臣既然知道君主的心意，就只会听从命令、接受成命，即使有错误，也没人敢劝谏争辩，这就是隋朝二世而亡的原因。我却不是这样。挑选天下贤才，安置在各级官职上，让他们思考天下大事，先经过宰相审议，斟酌妥当后，再上奏给我。有功就奖赏，有罪就处罚，谁敢不尽心尽力做好自己的本职工作，还担心天下治理不好呢！”于是下令百官：“从今以后，诏令敕令下发后，如果有不妥当的地方，都应当坚持上奏，不得阿谀顺从，不充分表达自己的意见。”
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癸酉日，任命前太子少保李纲为太子少师，任命兼御史大夫萧瑀为太子少傅。
李纲有脚疾，太宗赏赐他步舆，让他乘坐到宫殿门口，多次召他进入宫中，询问政事。每次到东宫，太子都亲自拜见他。太子每次处理政务时，太宗都让李纲和房玄龄陪坐一旁。
此前，萧瑀与宰相一起参议朝政，他性情刚直且能言善辩，房玄龄等人都无法反驳他，但太宗大多不采纳他的意见。房玄龄、魏征、温彦博曾经有轻微的过失，萧瑀上书弹劾他们，太宗最终没有追究。萧瑀因此郁郁不得志，于是被免去御史大夫的职务，改任太子少傅，不再参与朝政。
西突厥各部落分散在伊吾地区，太宗下诏任命凉州都督李大亮为西北道安抚大使，在碛口储备粮食，对前来归附的部落给予赈济，派使者前往招抚慰问，使者络绎不绝。李大亮上书说：“想要安抚远方的人，必须先安定近处的人。中原就像树根，四方夷族就像枝叶，耗费中原的人力物力来供奉四方夷族，就如同拔掉树根来滋养枝叶。我远考秦汉，近观隋朝，对外经营戎狄，都导致国家疲弊。如今招引西突厥，只看到劳民伤财，没有看到任何益处。况且河西各州县城池萧条，自从突厥衰弱以来，百姓才得以耕种收获；如今又要供给这项劳役，百姓将难以承受，不如暂且停止招抚慰问为好。伊吾地区大多是沙漠，那里的人有的自立首领，请求称臣归附，我们可以采取羁縻政策接纳他们，让他们居住在塞外，成为中原的屏障，这才是施加虚名恩惠而获得实际利益的做法。”太宗采纳了他的意见。
八月丙午日，太宗下诏：“官员的常服没有等级差别，从今以后，三品以上官员穿紫色衣服，四品、五品穿大红色衣服，六品、七品穿绿色衣服，八品穿青色衣服；妇人的衣服颜色跟随丈夫。”
甲寅日，太宗任命兵部尚书李靖为右仆射。李靖性情沉稳敦厚，每次与当朝宰相商议政事，都谦逊恭敬得好像不会说话一样。
突厥灭亡后，营州都督薛万淑派遣契丹酋长贪没折前去劝说东北各夷族，奚、室韦等十几个部落都前来归附唐朝。薛万淑是薛万均的哥哥。
戊午日，突厥欲谷设前来投降。欲谷设是突利的弟弟。颉利战败后，欲谷设逃奔高昌，听说突利受到唐朝的礼遇，于是前来投降。
九月戊辰日，伊吾城主入朝拜见太宗。隋朝末年，伊吾归附中原，朝廷设置伊吾郡；隋朝大乱后，伊吾臣服于突厥。颉利灭亡后，伊吾城主率领所属七座城池前来投降，朝廷于是在那里设置伊西州。
思结部落遭受饥荒，生活贫困，朔州刺史新丰人张俭招集他们前来归附，那些没有前来的，仍然居住在碛北，亲属之间私下往来，张俭也不禁止。等到张俭调任胜州都督，州府官员上奏说思结部落将要反叛，太宗下诏让张俭前去察验。张俭单人匹马进入思结部落劝说安抚，将他们迁徙到代州，随即任命张俭代理代州都督，思结部落最终没有反叛。张俭于是劝说他们开垦农田，这一年获得大丰收。张俭担心思结部落积蓄过多财物后会产生异心，上奏请求由官府出钱收购他们的粮食来充实边防储备。思结部落很高兴，更加努力地耕种农田，而边防储备也因此得到充实。
丙子日，朝廷开拓南蛮地区，设置费州、夷州。己卯日，太宗前往陇州。
冬季十一月壬辰日，任命右卫大将军侯君集为兵部尚书，参与朝政。