（644年），焉耆王叛唐归附西突厥可汗欲谷设，郭孝恪请击焉耆（今新疆焉耆），即拜西州道行军总管，率三千步骑出银山道，夜袭焉耆，俘虏焉耆王龙突骑支。唐太宗玺书褒奖。贞观二十二年（648年），唐太宗拜阿史那社尔为昆丘道大总管，郭孝恪为昆丘道副大总管，进讨龟兹（今新疆库车），攻破国都，自己留守，遣余军分道进追击逃跑的龟兹国相那利。郭孝恪在城外设营。郭孝恪没有防备那利。那利和城内勾结，袭击唐军，郭孝恪殊死战斗，中流矢而亡，而子郭待诏同时阵亡。将军曹继叔进兵，收复龟兹城。太宗责郭孝恪斥候不明，夺其官。后来怜愍郭孝