平定突厥之后，太宗繼續經營西域，先后多次用兵。貞觀八年（634年），吐谷渾寇邊，唐太宗派李靖、侯君集、李道宗、李大亮、契苾何力等率軍攻打吐谷渾。次年閏四月初八，李道宗在庫山（今青海湖東南）擊敗吐谷渾軍。唐軍分兵兩路，李靖、李大亮、薛萬均等率軍向北，出吐谷渾之右，侯君集、李道宗率軍向南，出吐谷渾之左。李靖的部下薩孤吳仁戰于曼都山，斬殺吐谷渾名王。諸位唐朝將領在牛心堆、赤水源擊敗吐谷渾，俘獲吐谷渾伏允的心膂之臣慕容孝雋，繳獲雜畜數萬。侯君集、李道宗在烏海擊敗吐谷渾，俘獲名王梁屈蔥。李靖在赤海大破吐谷渾天柱三部落，收雜畜二十萬；李大亮又俘獲吐谷渾名王20，雜畜五萬，到達且末西境。吐谷渾伏允逃跑，薛萬均指揮騎兵追擊，擊破吐谷渾余黨。士卒缺水，刺馬飲血。侯君集、李道宗率軍在荒原行軍兩千里，當地在盛夏也會降霜，缺乏水與草，士糜冰，馬秣雪，路過星宿川，到達柏海之上。執失思力擊破吐谷渾車重。吐谷渾王伏允的兒子伏順率全國投降于唐軍，伏允自縊而死，吐谷渾歸附于唐朝。伏順被封為可汗、西平郡王，吐谷渾成為唐朝屬國。
貞觀十二年（638年），吐蕃松贊干布率軍擊破黨項、白蘭羌、吐谷渾，進攻松州。韓威率領少見人員去偵察吐蕃軍，被擊敗。唐太宗派侯君集為行軍大總管，執失思力、牛進達、劉蘭為副，率軍迎戰吐蕃。唐軍主力侯君集部還沒出手，唐軍先鋒牛進達部已經打敗了吐蕃軍，松贊干布懼，退出黨項、白蘭羌、吐谷渾，遣使謝罪。派重臣祿東贊獻金五千兩、珍寶數百于唐朝，再次請求和親。貞觀十五年（公元641年）唐太宗將文成公主嫁給松贊干布。松贊干布親自到柏海迎親，江夏郡王李道宗持節送文成公主，松贊干布行子婿之禮、非常恭敬。返回吐蕃之后，松贊干布為文成公主筑城、建立宮殿供文成公主居住。唐太宗征高句麗返回后，吐蕃松贊干布上書稱臣于唐朝，說“陛下平定四方，日月所照，并臣治之……夫鵝猶雁也，臣謹冶黃金為鵝以獻。”松贊干布還接受唐朝的冊封為駙馬都尉、西海郡王。
貞觀十三年（639年），太宗以高昌王麴文泰西域朝貢，遂命侯君集、薛萬徹等率兵伐高昌。麴文泰沒想到唐軍趕到，被嚇死，其子麴智盛繼位，投降唐朝。太宗于是在高昌首府交河城置安西都護府，西域各國皆到長安朝貢。
貞觀十五年（641年），強盛時期的薛延陀汗國派20萬軍隊南下，唐太宗派數萬唐軍迎戰。后面的數萬唐軍還沒趕到，李績率領的3000唐軍與3000唐朝下屬突厥兵已經早諾真水與薛延陀軍大戰。3000突厥兵與薛延陀軍交戰，不勝，突厥兵撤走。薛延陀軍與3000唐軍交戰，射傷了唐軍的馬，李勣指揮唐軍執長槊攻打薛延陀軍，薛延陀軍潰敗，薛萬徹用數千唐軍騎兵奪取了薛延陀軍的馬匹，薛延陀軍失去馬匹，不知所為，唐軍大破薛延陀，俘獲超過5萬人，薛延陀的甲仗輜重也大量被唐軍奪取，剩余的薛延陀人失去輜重難以抵抗大雪、十分之八被凍死。唐太宗對薛延陀的使者說“李勣率領的只有數千唐軍騎兵，已經使你們狼狽到這種地步。回去告訴可汗，凡舉措利害，可善擇其宜。”唐太宗說：“以我徒兵一千，可擊胡騎數萬。”
貞觀十九年（645年）二月，唐太宗率領10萬軍隊征討高句麗。營州都督張儉擊破高句麗軍，斬首數千級。李勣等攻占蓋牟城（今遼寧撫順市），獲二萬馀口，糧十馀萬石。張亮攻占卑沙城（今遼寧省大連市金州區大黑山），獲男女八千口。李勣、李道宗又擊敗高句麗步騎4萬，斬首千馀級。車駕渡過遼水，唐軍李勣攻破遼東城(今遼陽市區遼陽老城東北隅），殺高句麗軍1萬多人，得勝兵萬馀人，男女四萬口，以其城為遼州。唐軍契苾何力擊破高句麗軍，斬首千馀級。高麗北部耨薩延壽、惠真率領高句麗、靺鞨兵十五萬救安市，與唐軍發生大戰。唐軍打敗高句麗、靺鞨兵，斬首二萬馀級。延壽等將領率領剩余軍隊依山自固，唐軍包圍了他們。延壽、惠真率眾投降于唐軍。唐軍繳獲馬五萬匹，牛五萬頭，鐵甲萬領，以及大量其他兵器。高句麗舉國大駭，后黃城、銀城都自拔遁去，數百里無復人煙。唐軍攻占玄菟、橫山、蓋牟、磨米、遼東、白巖、卑沙、麥谷、銀山、后黃十城，徙遼、蓋、巖三州戶口入中國者七萬人。新城、建安、駐蹕三大戰，唐軍斬首高句麗軍四萬多級，唐軍死了接近二千人。[32]唐軍攻打安市城（今遼寧省鞍山市海城市營城子鎮）時，因為“遼左早寒，草枯水凍，士馬難久留，且糧食將盡”，所以唐太宗下令班師返回。唐軍耀兵于安市城下，城中皆屏跡不出，城主登城拜辭。之后，唐太宗派李績、牛進達、李海岸攻打高句麗，也都取勝了。
觀十九年（645年），薛延陀首領多彌可汗拔灼開始和唐朝大軍作戰。公元646年（貞觀二十年），唐軍反擊并打敗拔灼后，薛延陀的附庸回紇出兵，將他殺死。拔灼的堂兄伊特勿失可汗咄摩支向唐軍投降，薛延陀滅亡。
貞觀二十年（646年），唐朝在漠北設立安北都護府，在漠南設立單于都護府，建立了南至羅伏州（今越南河靜）、北括玄闕州（后改名余吾州，今安加拉河地區）、西及安息州（今烏茲別克斯坦布哈拉）、東臨哥勿州（今吉林通化）的遼闊疆域。
貞觀二十二年（646年），王玄策作為唐朝的使者去印度。中天竺大臣那伏帝阿羅那順篡位，劫持唐使。王玄策只身逃到吐蕃，借來吐蕃軍和尼泊爾軍向印度進發。連戰三天，印度軍大敗。唐軍斬首三千余級，水中淹死印度兵約萬人。阿羅那順棄城逃跑，副使蔣師仁追上并俘虜之。此戰虜男女一萬二千人，牛馬三萬余匹。
唐太宗在位期間武功全盛，將唐帝國發展為當時東亞地區最強、文化最盛的國家。唐太宗大力推行府兵制，屢次對外用兵，經略四方，向后攻滅突厥汗國、吐谷渾汗國、高昌、焉耆、龜茲等西域諸國、薛延陀汗國，并且將漠南、漠北、西域、青海納入唐朝的統治之下，還打敗高句麗、吐蕃，吐蕃稱臣于唐朝。由是唐朝聲威遠播。加上太宗能尊重外族風俗，并設置都護府制度，終貞觀之世，四方服悅，太宗則被周邊諸族尊為“天可汗”，并筑“朝天可汗道”，向唐室進貢，即使包括回紇在內的漠北諸部也每年向唐朝繳納貂皮作為賦稅。唐太宗成為東方世界的國際盟主，國家得以步入安康之世。
經濟
唐太宗從波瀾壯闊的農民戰爭中認識到人民群眾力量的偉大，吸取隋朝滅亡的原因，非常重視老百姓的生活。他強調以民為本，常說：“民，水也；君，舟也。水能載舟，亦能覆舟。”太宗即位之初，下令輕徭薄賦，讓百姓休養生息。唐太宗愛惜民力，從不輕易征發徭役。他患有氣疾，不適合居住在潮濕的舊宮殿，但他一直在隋朝的舊宮殿里住了很久。
太宗在經濟上特別關注農業生產，實行均田制與租庸調制，獎勵墾荒，“去奢省費，輕徭薄賦”，使農民有可能安定生產，耕作有時，衣食有余，安居樂業，促進了經濟的發展。唐初賦稅徭役比隋朝有所減輕，尤其力役征發，比較有節制，注意不奪農時。對災區免除租賦，開倉賑恤。另外還緊縮政府機構，以節省政府開支，減輕人民的負擔。并通過“互市“換取大批牲畜，用以農耕。
薄賦尚儉