武命其弟张仲至以三万大军反击，击破回纥骑兵，三万余人投降。张仲武又派大将石公绪领兵进攻契丹与奚族，尽杀回纥监使八百余人。八月，唐廷发兵三路，北伐回纥，以仲武任东面回纥招抚使，乌介可汗逃亡，回纥十万余人投降。大中三年（849年），病死于任上，军中拥立其子张直方继位。