永徽元年（650年），高侃擒车鼻可汗，平定漠北。
永徽六年（655年），高句丽与百济联军攻新罗，新罗遣使乞援于唐，李治遂先后派兵出击高句丽和百济。至龙朔三年（663年），唐大将刘仁轨大败援助百济的倭国军于白江口，破百济，其国王奔高句丽。总章元年（668年），唐军攻占平壤，灭亡高句丽。
在李治登基后不久，西突厥阿史那贺鲁破乙毗射匮可汗，自号沙钵略可汗。永徽六年（655年），唐遣程知节西击沙钵略可汗，从此连年用兵西域。
至显庆二年（657年），唐大将苏定方等大破西突厥，沙钵罗奔石国（今乌兹别克斯坦首都塔什干一带），被擒。西突厥亡。李治以其地分置昆陵、蒙池二都护府。次年，徙安西都护府于龟兹（今新疆库车）。
唐代的版图，以高宗时为最大，东起朝鲜半岛，西临咸海（一说里海），北包贝加尔湖，南至越南横山，维持了32年。
征高丽、百济之战
唐高宗时期。永徽五年（654），安固率领高句丽军与靺鞨兵攻打契丹，唐朝松漠都督李窟哥在新城把他们打的大败。永徽六年（655年），高句丽与百济、靺鞨联兵入侵新罗，新罗王金春秋遣使向唐求救，高宗命营州都督程名振和左卫中郎将苏定方率军击高句丽。夏，五月，程名振等人渡过辽水，高句丽见程名振等人的军队少，就开门渡过贵端水来迎战，程名振等人奋力攻击，击败高句丽军，杀获千馀人，焚烧了敌人的外城以及村落而返回。显庆三年（658）六月，营州都督兼东夷都护程名振、右领军中郎将薛仁贵将兵攻高丽之赤烽镇（今辽宁抚顺市东），拔之，斩首四百馀级，捕虏百馀人。高丽遣其大将豆方娄帅众三万拒之，名振用契丹兵迎击，击败高句丽军，斩首二千五百级；显庆四年（659）年，唐右领军中郎将薛仁贵在横山击破高句丽将领温沙门。
显庆五年（660），百济恃高句丽的援助，多次侵略新罗，新罗王春秋上表求救于唐朝。唐朝以左武卫大将军苏定方为神丘道行军大总管，率左骁卫将军刘伯英等水陆十万军队伐百济。以新罗王春秋为嵎夷道行军总管，率新罗之众。苏定方率唐军从成山渡海，百济据熊津江口以抵抗唐军。苏定方率唐军击破百济军，百济死数千人，其余都溃逃了。苏定方指挥唐军水陆齐进，直接向百济的都城进军。百济动用全国兵力来交战。唐军大破百济军，攻灭百济，百济王义慈及太子隆、次子以及各城都投降于唐军。百济有五部、三十七郡、二百城、七十六万户，唐朝在百济设置熊津等五都督府。
唐朝攻灭百济，使高句丽失去了一个军事盟友。高句丽侧翼完全暴露在唐朝的直接攻击之下，高句丽侧翼也失去了战略防御屏障。
灭国之战
唐朝对高句丽连续不断的发动军事进攻，不断瓦解着高句丽的基础。唐朝对高句丽的频繁进攻，为最后灭亡高句丽奠定了基础。
660）十二月，唐朝派契苾何力、苏定方、刘伯英、程名振率军分道进攻高句丽。
龙朔元年（661），唐朝募河南北、淮南六十七州兵，得四万四千馀人，前往平壤、镂方行营。以鸿胪卿萧嗣业为夫馀道行军总管，率领回纥等诸部兵前往平壤。
当初，苏定方打平百济，留下郎将刘仁愿守百济府城，又以左卫中郎将王文度为熊津都督。王文度渡海时去世。百济僧道琛、旧将福信聚集人众据守周留城，从倭国迎来原先的王子丰立之，率军在府城包围刘仁愿。唐高宗下诏任命刘仁轨检校带方州刺史，统帅王文度的军队，顺便征发新罗兵，以援助刘仁愿。刘仁轨御军严整，所攻击的都成功打下了。百济在熊津江口立两栅，刘仁轨率军与新罗兵一起攻打，攻破之，杀死、溺死敌人一万多人。道琛等人解除府城的包围，退守任存城。新罗粮尽，返回。道琛自称领军将军，福信自称霜岑将军，招集徒众，势力越来越大。刘仁轨兵少，与刘仁愿合军，休息士卒。唐高宗下诏新罗出兵，新罗王春秋奉诏，派他的将军金钦统帅军队援助刘仁轨。到达古泗，福信截击，击败了金钦。金钦返回新罗。
唐高宗派任雅相、契苾何力、苏定方、萧嗣业率军水陆分道并进。七月，苏定方在浿江击败高句丽，多次作战都胜利了，包围了平壤城。九月，契苾何力到达鸭绿水，莫离支男生用数万精兵守之。契苾何力到达后，正赶上层冰大合，契苾何力率军乘冰渡水，打败高句丽军，斩首高句丽军三万级，其余都投降于唐军，男生孤身逃回。
龙朔二年（662），庞孝泰与高句丽在蛇水之上交战，战败，与他的儿子十三人都战死。另一道的苏定方包围平壤却没有攻下，遇到大雪，解围而返回。熊津都督刘仁愿、带方州刺史刘仁轨在熊津之东大破百济：刘仁愿、刘仁轨先是攻占百济的支罗城及尹城、大山、沙井等栅，杀死以及俘获很多敌军，分兵守之；百济增加军队防守险要的真岘城；随后刘仁轨仍然攻占了真岘城，打通了新罗运粮之路。刘仁愿上奏请增加士兵。诏发淄、青、莱、海之兵七千人去熊津。百济王派使者到高句丽、倭国（日本）求援军来抵抗唐军。
龙朔三年癸（663），百济与日本援助高句丽。孙仁师、刘仁愿与新罗王法敏率陆军前进，没有遇到日本军。刘仁轨率水军与粮船从熊津入白江，在白江口遇到日本军。刘仁轨指挥唐军四次击败日本军，焚烧日本船四百艘，“烟炎灼天，海水皆赤”。百济王丰逃到高句丽，王子忠胜、忠志等率众投降，百济全部被平定，只剩下任存城还没被唐军攻下。黑齿常之投降于唐军。不久之后唐军攻占任存城。
麟德二年（665），高句丽太子福男来唐朝侍祠。
乾封元年（666），高句丽泉盖苏文死，长子泉男生继任莫离支，出巡，指派他弟弟泉男建、泉男产留下治理国家政事。泉男建趁机取得国家，自任莫离支，发兵讨伐泉男生。泉男生逃跑，驻守另外的城邑，让他儿子泉献诚到唐朝求救。六月，壬寅（初七），唐朝任命右骁卫大将军契何力为辽东道安抚大使，领兵救泉男生；任命泉献诚为右武卫将军，担任向导。又任命右金吾卫将军庞同善、营州都督高侃为行军总管，共同讨伐高句丽。
九月，庞同善大破高句丽军，泉男生率领部众与庞同善会合。唐高宗下诏，任命泉男生为特进、辽东大都督，兼平壤道安抚大使，封玄菟郡公。冬季，十二月，唐朝任命李勣为辽东道行军大总管，司列少常伯安陆人赦处俊为副大总管，以进攻高丽。庞同善、契何力同为辽东道行军逼大总管并仍兼安抚大使；水陆诸军总管和运粮使窦义积、独孤卿云、郭待封等，都受李勣指挥。
乾封二年（667），李勣攻占新城（今辽宁抚顺北高尔山城），留契苾何力守城。高句丽十五万军队驻扎在辽水，高句丽还有数万靺鞨兵据守南苏城。契苾何力指挥唐军攻击，击败敌军，斩首一万多级，乘胜攻占七座城。于是率军返回与李勣汇合，一起攻占辱夷、大行两座城。攻克扶余。李勣攻下高句丽16座城。泉男建派兵攻击唐军庞同善、高侃在新城的军营，被唐军薛仁贵击破。高侃进军到金山（在今辽宁昌图西），与高句丽交战，不利，薛仁贵率唐军横击，大破高句丽军，斩首五万馀级，攻占南苏（今辽宁抚顺东苏子河与浑河交流处）、木底（今辽宁新宾西木奇镇）、苍岩（今吉林集安西境）三城，与泉男生军会合。
总章元年（668）二月，薛仁贵率三千人大破高句丽军，杀获一万多人，攻占扶余城（今辽宁四平），扶余川中40余城都望风归降。泉男建再次派兵5万救扶余城，在薛贺水（又称萨贺水，即今辽宁丹东西南赵家沟河）与李勣军遭遇，唐军大破高句丽军，斩获3万多人，乘胜攻占大行城（今辽宁丹东西南娘娘城）。
各路唐军会师，推进至鸭绿栅。高句丽发兵拒战，唐军奋勇出击，大破高句丽军，追奔200余里，攻占辰夷城。高句丽其他各城守军或者逃跑，或者投降。唐军进至平壤城下，包围平壤一个多月，九月，高句丽王高藏派泉男产率首领98人，持白幡投降于唐军。泉男建仍然闭门拒守，并多次派兵出战，都被唐军击败。高句丽将领僧人信诚秘密派人联络唐军，自己作为内应，五天后，信诚打开城门，唐军攻占平壤，生擒高藏、泉男建等人，平定了高句丽各地。就这样，高句丽在唐的攻击下最终灭亡。
