郑仁泰、薛仁贵率军赴天山后，九姓铁勒拥众十余万相拒，并令骁勇骑士数十人前来挑战。薛仁贵临阵发三箭射死三人，其余骑士慑于薛仁贵神威都下马请降。薛仁贵乘势挥军掩杀，九姓铁勒大败，所降全部坑杀。接着，薛仁贵又越过碛北追击败众，擒其首领兄弟三人。薛仁贵收兵后，军中传唱说：“将军三箭定天山，壮士长歌入汉关。”从此，九姓铁勒衰败，不再为边患。
    乾封元年（666年），高句丽莫离支泉盖苏文死，其子泉男生继位，但为其弟泉男健驱逐，特遣使者向唐求救。唐高宗派庞同善、高品前去慰纳，为泉男健所拒，于是，唐高宗命薛仁贵率军援送庞同善、高品。行至新城，庞同善为高句丽军袭击，薛仁贵得知后，率军及时赶到，击斩敌首数百级，解救了庞同善。
    高句丽归降，唐朝分其境为九都督府、四十二州、一百县，并于平壤设安东都护府以统之。诏命薛仁贵率兵二万人与刘仁轨留守平壤。薛仁贵以功授右威卫大将军，封平阳郡公，兼检校安东都护。薛仁贵移至新城，抚养孤儿，赡养老人，治理盗贼，提拔任用高句丽的人才，表彰奖励品德高尚、行为优异的百姓，一时间高句丽人都非常喜悦，甚至忘却亡国之痛。
    《新唐书》记载的薛仁贵在高丽“抚孤存老、检制盗贼、随才任职，褒崇节义，高丽士众，莫不欣然”是完全一致的。薛仁贵创造了中外历史上为占领国人民建立殊勋的历史奇迹。