却说西突厥阿史那都支，明面上受唐朝封命，暗地中却与吐蕃联合，侵逼安西。朝廷议欲发兵往讨，尚未裁决。
是时遭贬的裴行俭又经起用。
裴行俭少年时代凭借先辈功勋被委任为弘文生。唐太宗贞观（627年—649年）中叶时期，参加明经科考试中选，被任命为左屯卫仓曹参军。当时，左卫中郎将苏定方说道：“我用兵的谋略，世上没有可传授的人，现在你很合适。”就把自己用兵的奇术全部传授给裴行俭。后来，裴行俭调任长安县令。唐太宗驾崩之后，唐高宗李治在位的初年，准备立武昭仪（武则天）为皇后，裴行俭认为国家的祸患就从这事开始，与顾命大臣长孙无忌、褚遂良秘密商议对策，大理寺卿袁公瑜向武昭仪的母亲杨氏告密，裴行俭因而被贬为西州都督府长史。
麟德二年（665年），裴行俭升任安西都护，西域各国大多仰慕他的仁义，归附唐朝。
裴行俭后来被召回朝廷，任司文少卿，又改任吏部侍郎。他和李敬玄、马载一同主持选才任官的工作，获得有才干的声誉，被人们称为“裴、李”“裴、马”。裴行俭创设长名榜、铨注等法规，作为国家选才授官的制度被后世沿用。他还规定了州守县令的升降、衡量资历的高低作为制度。
上元三年（676年），吐蕃入侵，裴行俭离京任洮州道左二军总管，又改任秦州右军总管。这两次任命，他都受周王李显指挥。
调露元年（679年），突厥十个部族的可汗阿史那都支以及李遮匐，引诱各附属部落来骚扰安西，和吐蕃结为联盟，朝廷准备征讨。
裴行俭建议说：“吐蕃跋扈蛮横，正处强盛时期，李敬玄征讨失利，刘审礼已被斩首，怎能又为西部边境酿成事故呢？现在波斯王死了，他的儿子泥涅师在长安做人质，如果派遣使者送泥涅师回波斯继承王位，就从突厥、吐蕃两国经过，要是运用计谋解决问题，是可以不用劳神费力就能成功的。”
高宗皇帝李治准议，即令裴行俭册送波斯王，兼安抚大食使。
原来波斯国在突厥西南，汉晋时本称强国，至南北朝时，势已浸衰。
突厥勃兴，曾蹂躏波斯，波斯益困。西方又有一大食国，南北朝陈宣帝时，出了一个摩诃末，一译作穆罕默德。新创一教，自为教主，就是世俗所称的回回教祖。教徒甚众，以传播宗教为名，侵略邻近，波斯适当冲途，遂不免受他凭陵，贞观初年，摩诃末死，后嗣仍遵旧旨，屡侵波斯西境。
波斯东忧突厥，西逼大食，几乎不能自存，幸亏突厥为唐朝所灭，东顾少纾，只西境仍时虞侵扰，乃遣使入贡唐廷，求唐保护。唐廷因鞭长莫及，虚与委蛇。
既而波斯王伊嗣俟，被大食击逐，窜死吐火罗。有子卑路斯，随父避难，由吐火罗发兵送归。
大食兵虽暂时解围，始终不肯罢手。卑路斯无法可施，只得再向唐廷乞援。
高宗李治正遣使臣出赴西域，分置州县，乃以疾陵城为波斯都督府，即拜卑路斯为都督；卑路斯遣子泥涅斯入侍。
调露元年，卑路斯死，泥涅斯应还国袭位，于是裴行俭拟乘着便道，往袭西突厥。既已奉旨准行，又奏调肃州刺史王方翼为副。
行经西州，正值盛暑，扬言俟秋凉再进。
阿史那都支，也恐唐军袭击，遣人侦探，及闻他待凉方行，乐得寻些快活，消遣光阴。正中裴公之计。
裴行俭却号召四镇即安西四镇的酋长，假意与语道：“我生平最喜畋猎，今正好趁着空闲，往猎一周，敢问何人愿随我去？”
番众以游猎为生，听了此言，所有酋长子弟，无不喜 跃愿从。裴行俭又道：“尔等既愿同行，应该受我约束。”
大众又齐声应诺。裴行俭遂简选万人，勒成部伍，令他兼程前行，不得回顾。
行近都支帐下，只隔十余里，便遣人问都支安否？
都支突接唐使，不觉大骇，嗣见来使所言，很是和平，并未加责，总道是不与为难，遂率子弟五百余人，前往谒见裴行俭。
裴行俭佯表欢迎，暗中却设伏待着。至都支入营，一声号令，伏兵齐起，竟将都支拿住，五百人统体被拘，竟而一个儿不曾溜脱。
只都支有别帅遮匐，尚戍守西境，裴行俭复自率轻骑，掩杀过去。遮匐猝不及防，也只好束手出降。
裴行俭执住两个酋长，大功告成，便令泥涅斯自还国中，留王方翼驻守安西，修筑碎叶城，刻石铭功，自押二酋还京师，入朝献俘。
高宗皇帝李治赐行俭宴，且面奖道：“卿提孤军，深入万里，兵不血刃，擒夷叛党，真所谓文武兼备了。”
当下遂授他礼部尚书，兼检校右卫大将军。阿史那都支等，锢死狱中。寻又遣裴行俭为定襄道大总管，往讨东突厥，随笔递入。
先是东突厥破灭，曾遣残众三百帐至云中城，由阿史德氏为首领，后来生齿渐蕃，特徙瀚海都护至云中，改名云中都护。阿史德氏诣阙面陈，请援照番俗，立亲王为可汗，统辖部民。
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