勢洶洶，李淵不敢掉以輕心。八月十一日，李淵命唐軍兵分四路，由太子李建成率一路出豳州（今陝西彬縣），迎戰突厥的西路軍；由秦王李世民率一路出泰州（今山西河津市），迎戰突厥主力東路軍；另派雲州總管李子和（郭子和）奔赴雲中（今內蒙古和林格爾縣），從側翼攻擊頡利大軍；最後由左武衛將軍段德操奔赴夏州（今陝西靖邊縣北）切斷突厥西路軍的後路。
雖然進行了周密部署，但李淵還是不希望與突厥全麵開戰。他隨即召開廷議，向百官詢問戰和之策。曾多次出使東突厥的太常卿鄭元璹說：“開戰則加深與突厥的積怨，以臣之見，還是和解比較有利。”中書令封德彝則認為：“突厥人自恃兵強馬壯，曆來有輕視中國之心，若不戰而和，則是向敵人示弱，突厥日後必定卷土重來。臣認為應當奮勇還擊，先打幾場勝仗再來講和，如此方可彰顯我大唐恩威！”
李淵最終采納了封德彝的意見。
八月二十日，突厥東路的主力大軍進抵汾水東岸，唐並州大總管、襄邑王李神符率部迎戰，擊破突厥軍隊，首戰告捷。稍後，汾州（今山西汾陽市）刺史蕭顗也率汾州守軍迎戰，大破突厥的先頭部隊，斬首五千餘級。
二十九日，突厥的西路軍攻陷了大震關（今甘肅張家川回族自治縣東南）。
頡利可汗親率的東路軍雖然略遭挫折，但是兵力仍然十分強大，遂一路向縱深挺進。河東的唐軍偵察兵很快向朝廷發回了戰報，說突厥大軍已經深入介休與晉州（今山西臨汾市）一帶，數百裡之內，漫山遍野都是突厥騎兵。
眼看一場大戰已經不可避免，就在這個時候，李淵派出的和談使者鄭元璹來到了頡利可汗的大營。
鄭元璹進入可汗大帳時，擺出一副強硬姿態，詰問頡利為何背棄盟約悍然入寇。頡利一時語塞，不知該說什麼才好。
對於這個外交斡旋高手鄭元璹，頡利可汗是相當了解的。此前鄭元璹曾四度出使突厥，每一次都是在他們突厥人的刀尖上遊走，可到最後總能化險為夷。他上次出使突厥是在武德三年，其時李唐剛剛消滅劉武周，梁師都頓感唇亡齒寒，連忙遊說當時的處羅可汗發兵進攻李唐。處羅可汗隨即與梁師都製訂了一個大舉入侵中原的計劃，但是未及實施，處羅可汗便暴病而亡。正當此時，鄭元璹代表李唐來與突厥和談，遂被強行扣押。直到後來形勢緩和，兩國互相交換被扣使節，鄭元璹才得以安然回國。但是在鄭元璹被扣期間，頡利可汗記得很清楚，這個硬骨頭從來沒有表現出半點恐懼，該吃就吃該睡就睡，就像住在自個兒家裡一樣。對於這樣的膽識，頡利可汗確實是有幾分佩服的。
而今這個“老朋友”又來了，頡利頓時有些頭大，倉促之間實在想不出什麼冠冕堂皇的入侵理由。
就在頡利可汗尷尬之時，鄭元璹的臉色忽然緩和下來，換了一種商量的口吻說：“唐與突厥，風俗不同，突厥即使得到唐的土地，也不能長久居住。而今突厥擄掠所得，都落入將士之手，您身為可汗，可曾撈到什麼好處？我看不如撤軍，與唐室重新修好，如此一來，可汗你也不必有跋涉之勞，而唐室的金帛又能入可汗您個人的府庫，這豈不是一舉兩得？又何必幡然背棄友邦之間的兄弟之情，而給子孫後代結下無窮仇怨呢？”
聽完這一席話，頡利可汗的臉上露出了笑容。
因為他聽見了“金帛”二字。
說老實話，頡利可汗此次南侵固然是想挫一挫李唐的銳氣，可主要目的還是想撈一些真金白銀，至於李唐的土地，突厥人實在沒多大興趣，就像鄭元璹說的，搶過來也沒什麼用，而且勞師費財，得不償失。況且此次親征，頡利可汗也領教了唐軍的戰鬥力，真正開打，突厥人未必能占便宜。更何況，李建成和李世民兄弟這一次又雙雙上陣，其麾下都是李唐最精銳的部隊，特別是李世民，能夠在短短幾年裡掃滅群雄，其軍事才能絕對不可小覷，如果與他交手，頡利可汗並沒有多少勝算。現在李唐既然主動提出饋贈金帛，頡利正好就坡下驢，當即與鄭元璹達成修好協議，隨後帶著李唐賄賂的一大堆金帛撤兵北還。
通過此次南侵，頡利可汗自認為在軍事上對李唐還是具有威懾力的，這一點讓他很有些自鳴得意。他覺得就算李唐最終一統天下，也改變不了他們對突厥心存畏懼的事實。隻要他隔三岔五地派兵到李唐地麵上轉一轉，相信每次都能滿載而歸。
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頡利可汗對此充滿自信。
然而，此時的頡利絕對不會想到，短短四年後，李唐政權便會突然易手，而李世民上台之後，突厥對李唐所擁有的強勢地位隨即一落千丈，最後甚至蕩然無存。
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