集之议，分兵两道追歼，亲率李大亮等部由北道切断其通往祁连山的退路，并迂回至其首府伏俟城（今青海湖西），李道宗等部由南道追截南逃的吐谷浑军。南道唐军历经无人之境二千余里，于乌海（今青海苦海）大破伏允部。贞观九年（635年），李靖在积石山（今青海阿尼玛卿山）追至且末（今属新疆），大败吐谷浑军，伏允部下不堪唐军追击，杀伏允，伏允之子大宁王慕容顺斩天柱王，率部降唐，其国土遂尽归唐朝。贞观十一年（637年），改封为卫国公。贞观二十一年（647年），李靖应唐太宗召，商议讨伐高句丽，并自请率兵，唯太宗以其年老