厥军散走碛北。当时有右监门卫中郎将爨宝璧上表请求穷追突厥余寇，武则天令黑齿常之改任怀远军经略大使，与爨宝璧两军联合，一起追击。但爨宝璧贪功冒进，撇开黑齿常之先行进军，全军一万三千人尽数战死。
受诬而死.永昌元年（689年），酷吏周兴诬陷黑齿常之与右鹰扬将军赵怀节谋反。武则天因此将黑齿常之下狱，十月初九（11月26日），黑齿常之在狱中自缢而死，享年六十。黑齿常之爱惜士兵，将前后所得赏赐的金帛，都分给手下将士；被诬陷自杀后，当时人们都为他而叹惜。圣历元年（698年），黑齿常之沉冤得雪，