有机可乘，令刘仁轨出镇洮河，相机进攻吐蕃，黑齿常之作为刘仁轨的部将，出任洮河道经略副使，也被调往吐蕃前线。仪凤三年（678年），唐高宗任命中书令李敬玄为河源道经略大使、诸军大总管，与吐蕃名将论钦陵对峙于青海湖一带。七月，双方发生青海之战，唐将赤水军大使刘审礼中吐蕃诱敌之计孤军深入，于九月全军覆没。李敬玄遂立即率军撤退至承凤岭（今青海西宁附近），被吐蕃追兵包围，幸得黑齿常之冒死率500人夜袭吐蕃军，吐蕃首领跋地设弃军逃走，李敬玄方得解围。战后，黑齿常之以军功被擢升为左武卫将军，升为河源军副使，进入唐朝军队高层