郭孝恪随即介绍了眼前的态势，最后说道：“此战明为征伐龟兹，实际上为了削弱乙毗射匮可汗之势。皇上深谋远虑，事先授阿史那贺鲁为瑶池都督，以牵制乙毗射匮可汗。如此，我们进军之时无后顾之忧，你们进军之后，我带领后续人马进驻焉耆，威慑乙毗射匮可汗不敢动弹，你们即可专心对付龟兹。”
郭孝恪领会李世民的意图，知道此战自己的作用有两点：一是负责后方的粮草接济，二要带领辖下之兵以为后援，并威慑乙毗射匮可汗不敢动弹。
数日后，阿史那社尔和契苾何力带领十余万大军开始进入焉耆境内。他们分兵五路，中军由阿史那社尔和契苾何力带领，以调度、策应其余兵马；另四路即是契苾兵、突厥兵、吐谷浑兵和吐蕃兵。他们进入焉耆境内后，即作扇形散开，悄悄向龟兹北境压去。
龟兹王诃黎布失毕此时居于都城，不知道唐军已进入己国北境。
契苾何力带领中军一部突前攻击，手下为其熟悉的契苾部精兵。这些人惯在大漠中驰骋，练就了一身来去如风的劈杀本领，他们此次矛头所指，为龟兹北部的重镇俟利城。昨夜，契苾何力引兵借着夜色潜行至离俟利城十里处的山谷里。看到天色大亮，他们猛然发动，快速向城门处奔去。
如雷的马蹄声自远而近，俟利城守军瞪大眼睛，不知道来者何人。龟兹国这些年来在西突厥的庇护下，久未有战事，警惕性相对松懈。是时，城门大开，人们来回进出。守军多在观察来骑动静，竟然忘记关闭城门防备。待他们看到来骑汹汹，显然是来进攻此城的时候，已来不及关闭城门，契苾铁骑前锋已经冲过吊桥，闯入城门之内。
另四路兵马也攻城略地，数日之间，将龟兹北境全部攻陷。
诃黎布失毕闻讯大惊，急忙召来都城及南部之兵共五万余人，北上迎战。
王玄策率领那一千二百吐蕃铁骑来到泥婆罗国。泥婆罗王看到松赞干布的手书，当日即召来一万人交给王玄策带领。王玄策不事停留，翻山越岭向天竺挺进。
要想到达天竺，须翻越眼前这座戴着雪帽的高山。吐蕃人和泥婆罗人久在高原之上，视险峻如同平地，一路上行走甚易。王玄策观见此状，心中感叹不已。自己若回国领兵来讨，不说入天竺战事如何，仅路上的高山和高原气候，中国之人就很不适应。他到了此时，愈庆幸自己借兵的主意不错。
出了泥婆罗国地面，即是中天竺的地盘。此去中天竺都城茶和罗城，仅有二百里之遥。征伐队伍到了山脚之下，稍事休息一天，即向中天竺都城冲杀过去。
正如松赞干布所说那样，队伍行经之处无人抵抗，沿途数座城池皆紧闭城门以图自保。王玄策初入天竺境内的时候还百般警惕，提防有人前来袭扰，其向天竺纵深行约百里后，终于放下心来，下令所部加快行军步伐，不用理会沿途之人。
他们这样到达茶和罗城下，就见城门禁闭。王玄策令人将城池团团围困，然后向城上喊话：“我是大唐钦使王玄策，要与阿罗那顺说话。”身边通译之人大声将王玄策之话译出。
阿罗那顺那日得了王玄策所携珍宝，不知道王玄策独身脱逃。他看着城下的王玄策，问左右道：“你们不是说大唐使者悉数被擒吗？眼前此人怎么又冒了出来？”
左右无言以对。
阿罗那顺看到王玄策仅带来万余人马，心想自己国内人数众多，眼下又有城池可凭，遂不把王玄策放在眼里，也不与王玄策对话，转身下墙回宫。
天竺城池不似中国城池那样以坚石和夯土垒墙，城外也无护城河防护，城墙相对壁薄且矮小。王玄策以军功累迁为东宫右卫率，多经历战阵，辽东一役在李道宗帐下效力，知道攻击城池之方略。他见阿罗那顺不与自己答话，知道他想以城池与自己周旋，他绕城一周，仔细观看此城模样，就定下攻城之计。
王玄策见西南角城墙相对低矮，那里垒墙之物皆为大片石，人若攀援此墙有可攀之处。但城内人显然也觉察到此点，守军防护相对比别处要密集。王玄策决定实行“声东击西”之计，调集五千人集于该城东门处，摆出了一副强攻的态势。
这里没有趁手的抛石车和撞车等攻城之具，王玄策令人寻来长木等物，就在阵前监造云梯。造好云梯数架之后，即遣人向城上放箭，试图驱散守城之人，然后令人扛起云梯奔赴城下，准备攀上城墙。
城内守军见状，急忙从别处调来大队人马，以箭弩和石块击退攻城之人，使王玄策手下伤折不少。
但王玄策不为所动，继续遣人攻击东门。到了夜里，每隔一个时辰，即令人张起火把，大呼小叫，摆出一副攻城的模样。如此接连数日，王玄策白日里遣人攻城，夜晚时派人袭扰，使城内人忙于应付，疲惫不堪，将所有注意力集中于东门，抽调别处守兵来此防卫。
到了第三日晚上，王玄策悄悄令人将所有云梯移于城西南角处，调派五千人隐于墙外。是夜子时，王玄策又令人张起火把，在东门处鼓噪不已。城内守军见他们每晚如此，已经习以为常，仅密密监视而已，并不十分在意。
当东门开始鼓噪的时候，西南角隐藏的人开始动作。他们借着夜色悄悄将云梯搭在城墙上，人们沿着云梯和墙壁，开始攀援城墙。
数千人的行动毕竟动静太大，当他们刚刚攀援的时候，城内守军发现了他们的行动，顿时大呼小叫起来。他们一面叫喊，一面抛下石块，射出箭弩，试图压制攻城之势。
王玄策见状，大声吼道：“张火把，射箭，强攻城墙。”其身边的数名通译也大声将命令复述数遍。
火把顿时张起，将周围照得亮如白昼，王玄策身边的千余名射箭之人对准墙顶将长箭射过去。
王玄策冲到城墙脚下，大声呼道：“敌方援军短时难来，大家加力攀登，赶快占领城墙。”
数十名吐蕃人挥舞着弯刀到了云梯顶端，这些人为松赞干布征战时的精锐之兵，向来以凶悍闻名，不畏死伤。后面射箭之人看到他们已到顶端，急忙停箭不射。这些吐蕃人看到箭势已停，遂从云梯上跃上城墙，挥舞起闪亮的弯刀，兜头向守兵砍去。
城墙上混战一团，后面的吐蕃人、泥婆罗人不绝地攀到墙顶，然后加入战团。过了小半个时辰，守兵被斩杀殆尽，王玄策控制了西南角城墙。
王玄策从云梯上登上城墙，听到城内四处喊杀声渐近，知道敌方援军将至。回视左右，此时登上城墙者仅千余人，以这点儿人马与其相抗，定会困于一隅，情势非常危急。
此去西门最近，王玄策选出三百名吐蕃兵为先锋，让他们缒下城墙向西门冲去，以打开西门，招呼后续大队人马自此门进入城内。
王玄策号令剩余之人摆好阵势，抵挡敌方前来援军。他如此做，其实是想分散敌方注意力，以掩护前去攻击西门之人。
如此混战一个多时辰，前去西门之人终于歼灭城门处守军，然后打开西门。是时，后续人马已在城外等候多时，他们皆跨马亮刀，时刻准备进入。看见城门打开，他们一踢战马，扬起弯刀，大呼小叫冲入城内。
阿罗那顺闻听城破，仓皇带领后宫之人及大臣开南门后向南逃去。城中百姓看到国王逃走，也一哄而起随其南逃。这样，城中战斗渐息，是夜，共斩杀天竺守兵三千余人。
王玄策得知阿罗那顺南逃，立即派出五百名吐蕃人和二千名泥婆罗人，让他们跨上战马追击。这些驰骋高原的铁骑行在平地上，宛如一阵旋风，很快追上了溃逃的茶和罗百姓。是时，波涛汹涌的恒河横亘在面前，这些百姓眼见前有大水，后有追兵，只好选择泅水逃命。这其中，有许多不会水之人，加上一些妇孺老人，他们入水后到达深处，旋即被大水淹没，纷纷丢了性命，竟有万余人之多。
阿罗那顺毕竟逃得早，又有舟船得渡。他过了恒河，知道敌方无法过来，遂坐在地上，喘息良久，方才缓过神来。
诃黎布失毕仅带领五万余人北上迎战，可见他此时尚不知唐军有十余万人压境。为战之道在于知己知彼，诃黎布失毕如此就犯了兵家大忌，等待他的注定为失败的命运。
龟兹兵出都城五十余里，就遇到契苾何力带领的一万余人。两军短兵相接，唐军不敌，顿时败下阵来。契苾何力且战且退，向西北方向溃逃。
诃黎布失毕看到唐军溃逃，不免得意，笑对左右道：“可笑这大唐皇帝蔑视我等，仅派些异族之兵来此出征。他们为一帮乌合之众，今日到了我的地盘上，管叫他们有来无回。”他下令加快追击速度，再遣人自两边包抄，决意歼灭眼前这万余人马，为自己亲征取得首场胜利。
于是，契苾何力带领契苾人在前，龟兹兵紧蹑其后。契苾何力看到对方有包抄的企图，遂下令手下加快后退速度，避免被敌军围困。
两军且战且走，不觉已向西北行进了三十里。这里为龟兹与焉耆的接壤处，地势多低矮丘陵，其上多长草埋没，是时为冬月天气，四处显得一片枯黄。
诃黎布失毕见唐军欲往焉耆境内退却，大呼道：“将士们再加一把劲儿，务必在此处全歼唐军。”
其话声未落，只听三声炮响，空中出现三团黑烟，就见漫山遍野忽然齐刷刷地冒出大量唐兵。他们兵分五路，呈扇形向自己包抄过来，正面一杆帅旗迎风猎猎，旗下正是威风凛凛的阿史那社尔。
原来阿史那社尔和契苾何力定计，此战若将全部兵力压上，诃黎布失毕定会畏势而逃，如此就不能重创其生力军。契苾何力此时毅然请战，愿率万余人前去接敌，示之以弱，将之引入唐军的伏击圈。那诃黎布失毕不明此计，果然亦步亦趋，乖乖地被契苾何力牵着鼻子走，一步一步进入了唐军的伏击圈。
战场态势就此发生逆转。
龟兹兵一开始还抵挡了一阵，随着唐兵越来越多，渐渐抵挡不住，只好且战且退。诃黎布失毕还算识趣，看到唐兵人数倍于自己，知道缠斗下去没有好结果；又见唐军包围圈尚未合拢，遂下令部下向缺口处猛冲。
经过一番缠斗，龟兹兵好歹突破了唐军的包围圈，然有四千余人在阵中被斩杀。诃黎布失毕让其兵抛下随军辎重，轻装逃回都城，再依城池与唐军相抗。
阿史那社尔看到龟兹兵开始溃逃，明白了诃黎布失毕的企图。这时，他已与契苾何力合兵一处，两人简短地商量了数句，阿史那社尔说道：“他们欲退回都城坚守，没有如此便宜之事。可令前锋保持与敌接触，不许脱离，紧紧缠住对方，寻机歼敌。”
两人此次出征，阿史那社尔颇有大帅风度，契苾何力以其勇猛独挡前锋，配合得非常默契。契苾何力本来诱敌来此，已经疲惫不堪，闻听此令，立刻抖擞精神，一马当先，前去追敌。
龟兹兵在前奔逃，唐兵尾随其后猛追，唐兵缠住一部分龟兹兵后，留下一部分人围歼，其他人继续穷追不舍。宽阔的大地上，两拨人趟起的尘埃形成一条黄龙，自北向南翻滚而去。这个白日里，两军先是混战一番，继而你追我赶，时辰很快地逝去，不觉夜幕渐渐张起。
契苾何力见夜色来临，前面又离龟兹都城不远，害怕黑夜中孤军深入，容易发生变数，遂下令停止追击。诃黎布失毕带领残部且战且退，早已杀得人困马乏，现在唐军不再追赶，压力顿失。他不敢驻足休息，带领残部趁着夜色向都城奔去。
契苾何力此次追赶，行程八十余里，俘获及斩杀龟兹兵一万余人，重创了龟兹的生力军。