冬十月，李世民回到京城，随即偕长孙皇后、大杨妃和小杨妃前往大安宫，向太上皇请安，并摆酒设宴，侍奉太上皇进膳。儿子和儿媳轮流敬酒夹菜，李渊乐得嘴上露出了笑容。撤宴后，长孙敏和大、小杨妃亲自照料太上皇的冷暖，给他换洗衣裳，直到深夜才告退。李世民要去把太上皇的轿舆抬到膳殿门口，扶他上轿送回寝殿。太上皇不许，只好让太子承乾代替。
年底，李世民过录在押囚犯，看到应该判处死刑的人，心中怜悯，下令假释全国的死刑犯，限定明年秋后到长安集中处理。第二年九月，上年所假释的死刑犯二百九十人，无人监管解押，都按期限赶到了长安，没有一个人逃亡。李世民嘉许其诚实守信约，颁发恩旨全部特赦。
吐谷浑可汗伏允委派朝集使按例到长安进贡，使节还没有回去，就兴师攻击鄯州，大肆抢掠而归。李世民遣唐俭和褚遂良前往责备，征召伏允前来京师会谈。伏允声称有病不来，却仍替儿子慕容尊王求娶唐朝公主。李世民允许，让他们来长安迎亲。尊王也不肯来长安，于是解除了婚约。伏允又调兵攻击兰州、廓州。伏允年迈，听信大臣天柱王的唆使，不断骚扰唐朝的边境，并且扣留唐使。李世民在殿前平台接见吐谷浑使节，晓谕利害祸福，但伏允没有丝毫悔意。李世民怒潮陡涨，派遣左骁卫大将军段志玄担任西海道行军总管，左骁卫将军樊兴担任赤水道行军总管，分别率边防军及契苾部落和党项部落的军马，讨伐吐谷浑。段志玄打败了吐谷浑，乘胜追击了八百余里，距离青海湖只有三十多里路程了。
然而，吐谷浑汗国并不甘心失败，不久又重整旗鼓，卷土重来，攻击凉州。李世民和大臣们商议，决计大动干戈征讨。魏征主张请李靖出山。李世民也想李靖挂帅，又怕年逾花甲的李靖以年老多病为由拒绝，不好启齿。魏征和李靖在日常交往中互相佩服，彼此尊重。二人敞开心扉、披肝沥胆地恳谈，触动了李靖的灵魂，激发了他感恩图报明主的情愫。李靖跟家人商量，又得到了夫人红拂女和金吒、木吒、哪吒等儿女的支持。他身着朝服，甩掉拐杖，主动上朝请缨。
“陛下，我输的两盘棋，打算兑现一盘。”
“我以为皇兄想赖账，所以没有召见。”
“谁会赖账呢？”一丝微笑掠过李靖的唇间，“敢输就敢还。何况兑一次现，不过举手之劳而已。”
“皇兄，战争从来都是残酷的。出征吐谷浑还要加上一个艰苦异常。踏入沙碛，穿越荒无人烟的不毛之地，你有病在身，吃得消么？”
“报效皇上的知遇之恩，肝脑涂地，死而无怨。”
“皇兄若有一差二错，嫂嫂饶得了我吗？”
“她向来通情达理，时时提醒我为国尽忠效死。”
“难得嫂嫂如此贤德，朕要封她做诰命夫人。”
“谢主隆恩。”李靖拜倒在地。
“不用谢。你先回去，朕即命内侍去府上传旨。”
李靖自愿带病出征，精神状态甚好，似乎稳操胜券，李世民感觉轻松了许多。他是一个富于战略眼光的皇帝，东突厥覆亡以后，即着眼西南地区，对付吐谷浑与吐蕃。吐蕃赞普松赞干布统一了西藏高原，定都逻些（拉萨市），雄霸西南。土谷浑属鲜卑族的一支，西迁青海后，拥有土地数千里，建都于伏俟城（青海湖西岸哈河河口附近），唐初即与中国互市，渐趋强大，多次侵入河西走廊，威胁唐朝与西域的交通及经济文化交流。唐朝、吐蕃、吐谷浑三大势力并峙，吐谷浑处于两大势力之间。不过，伏允可汗偏于吐蕃，其长子慕容顺则亲唐。李世民图谋征服吐谷浑后扶植亲唐派执政，排除通往西域的障碍，同时获取牛马，解决国内耕畜不足的困难。考虑成熟后，李世民有针对性地调动兵力，任命李靖当西海道行军大总管，节制各路军马。任命兵部尚书侯君集担任积石道行军总管，刑部尚书李道宗担任鄯善道行军总管，凉州都督李大亮担任且末道行军总管，岷州都督李道彦担任赤水道行军总管，利州刺史高甑生担任盐泽道行军总管。唐朝几路人马加上突厥部落军和契蕊部落军，共同进击吐谷浑。
唐朝大军还没有出动之前，早先归附并内迁的党项部落，闻风叛变，投奔吐谷浑。洮州羌部落相继聚众起兵，杀死刺史，逃人吐谷浑。高甑生立刻兴师，击破了羌部落，为大举进攻吐谷浑清扫了道路。任城王李道宗进抵库山，打败了吐谷浑。伏允纵火焚烧野草，率骁骑逃到了沙漠石砾地带。李靖召集行军总管和幕僚会商进退之计。众将纷纷议论道：
“沿途缺少草料，战马已很疲弱，不可孤军深入，进行远距离追击。”
“不然。”侯君集力排众议，“上次段志玄撤退，人才回到鄯州，吐谷浑的人马又返回到了城下。他们当时还相当强大，令行禁止。然而今非昔比，此次战败，鼠逃鸟散，连斥候都没有留下。君臣离心，父子互不相顾，攻克他们比拾取草芥还容易。不乘胜追击，再等何时？”
“现在他已跑得不知去向，我们到哪里去找？”
“即使跑到天涯海角，我们也要追上他。”
“风沙扑面，视野模糊，环境对我们不利，很不适应。”
“俗话说，长痛不如短痛。一次辛苦，可以征服一个国家，换取西北的永久安宁。应该痛下决心，不要再犹豫了。”
李靖听从了侯君集的意见，当机立断，将所有兵马分成两路：本人与李大亮及沃沮道行军副总管薛万均，率领所属兵马由北路挺进；侯君集与李道宗所部从南路进军。北路军旗开得胜，金吒、木吒和哪吒在曼头山击败吐谷浑军，阵斩其主将，获取了大批牲畜，充当军食。李靖带着三个儿子在牛心堆设下埋伏，又打败了吐谷浑军，在赤水源再次取得了胜利。薛万均、薛万彻兄弟也在赤海打败了天柱王。侯君集和李道宗率南路军向西进兵，深入杳无人烟的不毛之地，行军三千余里。当地昼夜温差很大，气候变化无常，盛夏季节突然天降霜雪。远征军穿过破罗真谷时，该地没有水，人食冰，马啃雪。唐军追到鸟海，追上了伏允。双方发生激战。唐军大破吐谷浑军，俘虏了著名亲王。
太上皇李渊自从退居大安宫以后，对于朝廷事务一概不闻不问，每天只在宫中饮酒、散步、欣赏花草，或者练一练拳脚，或者下一下棋，或者观赏歌舞。表面上看起来颇为悠闲自得，而内心却难免有失落感。尤其是岁月不饶人，年已古稀的他如今须眉皆白，老态毕露，左手开始发抖，脚步颤颤巍巍。宇文昭仪陪伴他在御花园太液池的九曲桥上走动。他看见从残枝败叶中间伸出来的嫩荷叶，喟然叹道：
“新的生命浮出了水面，老叶很快就要沉没咯。”
骤然，他身躯摇晃了几下，眼睛发黑，感到一阵头晕，双手扶住了宇文昭仪。宇文昭仪偏着脑袋抬眼瞧了瞧李渊，见他目光元神，一副昏昏欲睡的样子，不无担心地说：
“太上皇精神委顿，气色有些反常，该让御医来把把脉，看看有没有什么毛病？”
“没有必要啦。”李渊抖动了一下胡须，“人生七十古来稀，寡人算活到头了，该归位啦。”
“今上励精图治，天下太平，太上皇正好享一享清福，欢度晚年。”
“唉，夕阳无限好，只是近黄昏。”
“天黑了还可以点灯嘛。”
“到了灯干油尽的时候，也就寿终正寝喽。”
“太上皇今天的话，怎么显得异常灰心丧气？”
“心如死灰，万念俱灰。”
一阵眩晕，李渊只觉得天旋地转，站不住脚跟，猝然歪倒下去，不省人事。宇文昭仪大声召唤，数名太监和宫女急跑过来，把李渊抬进了寝殿。
李世民闻讯，带着长孙皇后、大小杨妃和太子承乾，急急忙忙赶到了大安宫。躺在御榻上的太上皇李渊，面红气粗，痰风漉漉，双手握着拳头，牙关紧闭，昏迷不醒。李世民双膝跪倒在御榻跟前，嗓音发颤地喊着说：
“父皇，你怎么突然病倒了？告诉儿臣，到底是怎么回事？”
李渊仿佛哼了一下，细听却没有声音。几名御医轮流跪下来号脉，诊视了好久，又退到偏殿议论了一气，最后确诊为中风。内侍把李世民请到偏殿，御医跪奏道：
“太上皇不幸中风，脉弦滑而散，舌苔黄腻，舌头蜷缩。臣等诊断为阳闭，病情十分严重。”
“不管病重病轻，”李世民显得十分焦灼，“你们都得赶快下药，不惜一切代价抢救。”
“臣等马上斟酌处方。”
“有什么情况，随时向朕奏报，不得有误。”
说罢，李世民站起身来，又转进内殿去了。
数日后，李渊的病情奇迹般地好转了，精神重新振作起来。只不过成了半身不遂的偏瘫，嘴眼歪斜，言语困难，口多痰涎，二便失禁。雀鸟在树上叽叽喳喳地鸣叫着，从枝叶间斜射下来的阳光投进窗棂，李渊睁了睁眼睛，好像记起了什么，又像在寻找什么东西。隔了一气，终于忍不住开口问道：
“尹德妃和张婕好呢？”
“她们没有来。”宇文昭仪对答说。
“来过没有？”
“来过。当时你还处于昏迷状态，没有醒来。”
“嗯，我总算看透了她们。”
“用不着埋怨了，别伤神，好好保养龙体。”
“你派人去把二郎召来，我有话要对他说。”
“好，我就去。”
宇文昭仪走后，李渊又口齿不清地自言自语道：“我有许多话一直压在心里，再也憋不住了，一定要倾吐出来。”说着说着，他有气无力地闭上了眼睛。
李世民赶到大安宫垂拱殿，跪到御榻前捏住父皇的一只手，听到李渊喉咙里响了响痰，跟着脑袋一偏，离开了人世。
霎时，大安宫传出摇山震岳的哀哭声。太上皇的妃嫔和在京的皇子、公主跪下了一大片。时维贞观九年五月六日，李渊享年七十岁。五月十日，群臣请求李世民节哀，遵照太上皇的遗诏继续主持军国大事。李世民不应允，坚持要为太上皇服丧三年，以尽孝道。次日，诏命太子承乾在东宫料理朝政，裁决国事。
西征仍在进行中。赤水源一战，薛万均、薛万彻率少数轻装骑军先行，途中被吐谷浑军包围。兄弟俩都中枪负伤，跌下马来，徒步战斗。骑卒死伤十之六七。左领军将军契苾何力率数百骁骑前往援救，拼力冲杀进击，所向披靡，终于救出了薛氏兄弟和剩下的轻骑。李大亮在蜀浑山之战打得漂亮，击溃了吐谷浑军，俘虏其著名亲王二十人。唐将执失思力和金吒、木吒在居茹川设下埋伏，也打败了吐谷浑军。
李靖提督各路军马穿越积石山及黄河发源地，进抵且末，到达吐谷浑汗国的最西边境。行军中，李靖沿途不断留下斥候。扎下营寨后，又派出大量流星探马和马步连环探，同时不惜以重金收买情报。哪吒很快打探出了伏允躲藏在突伦川，准备向西投奔于阗王国。契苾何力情绪高昂，主动请战道：
“于阗国家不大，兵力不会很强盛。末将不才，愿意带领本部人马前去擒拿伏允。”
“不行。”薛万均摇着双手，坚决反对，“兵法说，穷寇勿追。况且我们人生地不熟。抱着侥幸心理，孤军深入敌境，非常危险。”
“你在赤水遭受了伏击，是不是吓破了胆？”
“于阗比赤水更加危险，可以说危机四伏，防不胜防。”
“不想去，用不着找借口。你不去，我一个人去。”
李靖听了一气，又反复忖度了一番。然后踱到契苾何力的跟前，问道：“何力将军，你为什么力主穷追不舍？”
“蛮虏并没有城池，”契苾何力回答说，“随着水草流动迁徙。如果不趁他们聚集在一起的时候袭击他们，等到四散逃走，便无法捣毁他们的巢穴。”
“好！”李靖返回公案前，从箭壶里抽出一支令箭，一手高高举起，“何力将军听令！”
“末将在。”契苾何力双手抱拳，面向李靖站立。
“本帅命你担任先锋官，金吒、木吒当你的副将，挑选一千五百名剽悍骑士，径直向突伦川进发。”
契苾何力躬身接了将令，一抖征裙，跨出了中军大帐。
李靖又举起第二支令箭，喊道：“薛万均听令！”
“末将在。”薛万均拱手应道。
“命你带着本部人马随从何力将军出发，不得有误，以免自干军法。”
“得令！”薛万均接了将令，显得有点无奈似的迈着凝重的步子，走出了营门。
无边无际的沙漠酷似黄色的海洋。烈日照射下来，万点光斑闪耀，赛如烧透了的青砖窑，热得人喘不过气来。唐军一簇一簇人马冒着酷热行走在连绵起伏的沙丘上，契苾何力和金吒、木吒在前面开路，薛万均的人马跟前军时分时合，李靖带着哪吒统领马步三军随后继进。蓝天白云，骄阳似火。放眼远眺，尽是滚滚的沙石，荒无人烟。四周连棵树也看不见，遍地只有稀散的一丛一丛的骆驼刺、芨芨草。一团一团滚烫的旋风把沙尘卷向半空，恍若海滩升起的烟火像着了魔一样旋转着飞滚，故意在行军的人马中间乱窜，从人头顶上掠过去。人累得汗流浃背，口渴难熬，然而沙漠中没有水。将士们迫于无奈，只得狠心地刺马出血，饮血解渴。历经艰难的长途跋涉，唐军抵达突伦川，出其不意地突然袭击伏允的御帐。伏允猝不及防，只身脱逃。唐军击溃吐谷浑军，阵斩数千人，生擒伏允的王后及王子，掳获牲畜二十多万头。侯君集和李道宗等带领的南路军，越过黄河源头星宿川，直达黄河上源柏海，军马折返，跟李靖的人马会师。李靖传令三军进行休整，原地待命，准备对吐谷浑作致命的一击。