二年（657年），大将苏定方击破西突厥，俘获其可汗阿史那贺鲁，十二月，高宗派卢承庆持册命去西突厥把西突厥的土地分给两位忠于唐朝的西突厥王子兴昔亡可汗阿史那弥射和继往绝可汗阿史那步真，又命卢承庆和两位王子给各部首领封刺史以下官职。四年（659年），代杜正伦为度支尚书。五月，授参知政事衔，为实质宰相。七月，因涉嫌谋反被流放的前宰相国舅长孙无忌进一步遭到指控，卢承庆和其他宰相李勣、许敬宗、辛茂将、任雅相奉命调查。其中许敬宗是武皇后的党羽，也是调查的发起者。长孙无忌最终被迫自杀。十一月，卢承庆被授予高一级的宰相