杂畜多死，连年饥馑，民皆冻馁」，但颉利反而加重了诸部的负担，「由是内外离怨，诸部多叛」。唐太宗于贞观三年（629年）八月任命李靖为行军总管，出兵征伐东突厥。贞观四年（630年）三月颉利兵败逃亡投靠突利可汗，被突利可汗转交给唐军，东突厥亡。唐军把颉利押送到长安，唐太宗在他面前列举其罪，然后免其一死，安置他在唐长安城。颉利在长安「郁郁不得志，与其家人或相对悲歌而泣」。唐太宗打算封颉利为虢州刺史，颉利不愿赴任，改授右卫大将军。634年颉利去世，追赠归义王，谥曰荒，以突厥习俗火葬。吐谷浑邪、阿史那苏尼失为他殉葬。