贞观二十年，公元646年，春季正月辛未日，夏州都督乔师望、右领军大将军执失思力等人率军进攻薛延陀，大败敌军，俘获两千多人。多弥可汗率领轻骑兵逃走，薛延陀内部陷入骚乱。
丁丑日，太宗派遣大理卿孙伏伽等二十二人按照六条诏令巡察天下，刺史、县令以下官员被大量贬斥罢免，这些人前往朝廷喊冤的，前后络绎不绝。太宗让褚遂良分类整理他们的诉状后上报，亲自临朝裁决，提拔任用了二十人，处死七人，流放及以下被免职的有数百上千人。
二月乙未日，太宗从并州出发。三月己巳日，车驾返回京城。太宗对李靖说：“我率领天下大军，却被小小的夷族困住，这是为什么？”李靖说：“这一点李道宗能解释。”太宗回头询问江夏王李道宗，李道宗详细陈述了在驻跸山时建议乘虚夺取平壤的话。太宗怅然道：“当时事情匆忙，我已经不记得了。”
太宗的病情没有完全痊愈，想要专心调养，庚午日，下诏将军政要务全部委托给皇太子处理。于是太子每隔一天在东宫处理政务，结束后就进入宫中侍奉太宗服药膳食，不离左右。太宗让太子暂时外出游览，太子推辞不愿前往；太宗便在寝宫旁边设置别院，让太子居住。褚遂良请求让太子每十天返回东宫一次，与师傅们探讨道义；太宗采纳了他的建议。
太宗曾前往未央宫，清道的仪仗队已经走过，忽然在草丛中发现一个人身带横刀，于是就盘问他，那人回答说：“听到清道的仪仗队到来，害怕得不敢出来，清道的人没看见我，我就趴在原地不敢动弹。”太宗立即率军返回，回头对太子说：“这件事如果按律处置，会有好几个人被处死，你过后赶紧把他放了。”太宗还曾乘坐腰舆（一种轻便的轿子），有一名三卫（宫廷侍卫）不小心碰到了他的衣服，那人十分恐惧，脸色大变。太宗说：“这里没有御史，我不怪罪你。”
陕州人常德玄告发刑部尚书张亮收养了五百名义子，与术士公孙常交谈时，说“我的名字应验了图谶”，又问术士程公颖：“我手臂上长出了龙鳞，想要起兵干大事，可以吗？”太宗命令马周等人审理此事，张亮拒不认罪。太宗说：“张亮收养五百名义子，养这些人做什么？正是想要谋反！”下令文武百官商议这起案件，众人都认为张亮谋反，应当处死。只有将作少匠李道裕说：“张亮谋反的证据不足，罪行不该处死。”太宗派长孙无忌、房玄龄到狱中与张亮诀别说：“法律是天下公平的准则，我和你共同遵守。你自己不够谨慎，与恶人交往，陷入法网，现在又能怎么办呢！你安心去吧。”己丑日，张亮与程公颖一同在西市被斩首，家产被查抄没收。
一年多后，刑部侍郎一职空缺，太宗让宰相们精心挑选合适的人选，拟定了几个人选，都不符合太宗的心意，不久后太宗说：“我找到合适的人了。当初李道裕议论张亮的案件时说‘谋反证据不足’，这话是对的，我虽然没有听从，至今仍感到后悔。”于是任命李道裕为刑部侍郎。
闰月癸巳朔日，发生日食。戊戌日，撤销辽州都督府和岩州。夏季四月甲子日，太子太保萧瑀被免去太保职务，仍担任同中书门下三品。
五月甲寅日，高丽王高藏及莫离支盖金（即渊盖苏文）派遣使者前来谢罪，并献上两名美女，太宗将美女送回。
六月丁卯日，西突厥乙毘射匮可汗派遣使者入朝进贡，并且请求通婚；太宗答应了他的请求，还让他割让龟兹、于阗、疏勒、朱俱波、葱岭五国作为聘礼。
薛延陀多弥可汗性情偏激急躁，猜忌他人且毫无恩德，废弃了父亲在位时的权贵大臣，只重用自己亲近的人，国内百姓不归附他。多弥可汗大肆诛杀异己，人们都感到不安。回纥酋长吐迷度与仆骨、同罗等部一起进攻他，多弥可汗大败。乙亥日，太宗下诏任命江夏王李道宗、左卫大将军阿史那社尔为瀚海安抚大使；又派遣右领卫大将军执失思力率领突厥军队，右骁卫大将军契苾何力率领凉州及胡人军队，代州都督薛万彻、营州都督张俭各自率领本部军队，分兵几路共同进攻薛延陀。
太宗派遣校尉宇文法前往乌罗护、靺鞨部落，在东部边境遭遇薛延陀阿波设的军队，宇文法率领靺鞨军队击败了他们。薛延陀国内惊慌失措，有人喊道：“唐朝军队来了！”各部陷入大乱。多弥可汗率领几千名骑兵逃奔阿史德时健部落，回纥军队进攻并杀死了他，将他的宗族几乎全部消灭，随后占据了薛延陀的土地。薛延陀各俟斤（官名）相互攻击，争相派遣使者向唐朝归顺。
薛延陀残余部众向西逃窜，还有七万多人，共同拥立真珠可汗兄长的儿子咄摩支为伊特勿失可汗，返回了原来的土地。不久后咄摩支去掉可汗称号，派遣使者上表，请求居住在郁督军山以北；太宗派遣兵部尚书崔敦礼前往安抚收纳他们。
敕勒九姓的酋长，因为他们的部落一向臣服于薛延陀，听说咄摩支前来，都感到恐惧，朝廷商议担心他们成为漠北的祸患，于是又派遣李世积与敕勒九姓共同对付他。太宗告诫李世积说：“他们投降就安抚，反叛就讨伐。”己丑日，太宗亲自下诏，称：“薛延陀已经灭亡，敕勒各部有的前来投降归附，有的还未归顺，现在不趁机处置，恐怕会留下后患，我应当亲自前往灵州招抚他们。去年征伐辽东的军队，都不再调发。”
当时太子应当跟随太宗出行，少詹事张行成上奏疏，认为：“皇太子跟随陛下前往灵州，不如让他留守监国，接待百官，熟悉政务，这样既可以成为京师的重要屏障，又能向天下展示陛下的盛德。陛下应当割舍私人慈爱，遵从公义。”太宗认为他忠心耿耿，提拔他为银青光禄大夫。
李世积抵达郁督军山，薛延陀酋长梯真达官率领部众前来投降。薛延陀的咄摩支向南逃奔到荒凉的山谷中，李世积派遣通事舍人萧嗣业前往招抚慰问，咄摩支向萧嗣业投降。他的部落仍然犹豫不决，李世积率军追击，前后斩杀五千多人，俘获男女三万多人。秋季七月，咄摩支抵达京城，被任命为右武卫大将军。
八月甲子日，太宗立皇孙李忠为陈王。
己巳日，太宗前往灵州。江夏王李道宗的军队渡过沙漠后，遭遇薛延陀阿波达官的几万军队抵抗，李道宗击败敌军，斩首一千多人，追击了二百里。李道宗与薛万彻各自派遣使者招抚敕勒各部，他们的酋长都很高兴，叩拜请求入朝。庚午日，车驾抵达浮阳。回纥、拔野古、同罗、仆骨、多滥葛、思结、阿跌、契苾、跌结、浑、斛薛等十一姓部落各自派遣使者入朝进贡，说：“薛延陀不侍奉大国，暴虐无道，不能做我们的君主，他这是自取灭亡，如今部落四散奔逃，不知去向。我们各自有分属的土地，不跟随薛延陀逃走，愿意归顺天子。希望陛下怜悯我们，请求设置官府，养育我们。”太宗十分高兴。辛未日，太宗下诏宴请回纥等部落的使者，赏赐并授予官职，赐给他们的酋长玺书；派遣右领军中郎将安永寿回访。
壬申日，太宗前往汉代旧甘泉宫，下诏称：“戎狄与天地一同产生，与上古帝王并列，他们制造灾祸，从朝代初期就开始了。我姑且派遣偏师，就擒获了颉利可汗；刚刚施展朝廷的谋略，就消灭了薛延陀。铁勒一百多万户，分散居住在北方沙漠，远道派遣使者，归顺朝廷，请求编入户籍，成为州郡；自从开天辟地以来，从未听说过这样的事情，应当准备礼仪祭祀宗庙，并且向天下颁布告示。”
庚辰日，太宗抵达泾州；丙戌日，越过陇山，到达西瓦亭，视察马群。九月，太宗抵达灵州，敕勒各部俟斤派遣的使者相继到达灵州的有几千人，他们都说：“希望得到天子陛下作为我们的天可汗，让我们的子子孙孙永远做天子陛下的臣民，我们就死而无憾了。”甲辰日，太宗亲自作诗记述这件事，序言写道：“雪耻酬百王，除凶报千古。”公卿大臣请求在灵州刻石立碑；太宗采纳了他们的建议。
特进同中书门下三品宋公萧瑀，性情孤傲耿直，与同僚大多不和，曾对太宗说：“房玄龄与中书门下的大臣们结党营私，不忠于陛下，执掌大权相互勾结。陛下不详细了解，他们只是还没有谋反罢了。”太宗说：“你的话未免太过分了！君主选拔贤才作为辅佐，应当推心置腹信任他们。人不可能完美无缺，必须舍弃他们的短处，取用他们的长处。我虽然不算聪明，也不至于糊涂到分不清善恶好坏，竟然到这种地步！”萧瑀内心感到不安，又多次违背太宗的旨意，太宗也对他心怀不满，但因为他大多时候忠心正直，不忍心废弃他。
太宗曾对萧瑀说：“你既然信奉佛教，为什么不出家？”萧瑀于是请求出家。太宗说：“我也知道你一向喜好佛教，现在不违背你的意愿。”不久后萧瑀又进言说：“我刚才思考了一下，不能出家。”太宗认为萧瑀在群臣面前说话反复无常，因此心里格外不满；恰逢萧瑀声称脚痛不上朝，有时到了朝堂却不进见。太宗知道萧瑀始终心怀不满，冬季十月，亲自下诏列举他的罪状说：“我对佛教并不推崇。追求佛教教义的人没有在将来得到福报，修习佛教的人反而在过去遭受祸患。至于梁武帝潜心佛教，简文帝一心向佛，耗尽国库财物供养僧人，耗费人力修建佛塔寺庙。等到三淮地区战乱四起，五岭一带烽烟不断，他们只能在逃亡中苟延残喘，子孙后代灭亡都来不及，国家瞬间变成废墟，佛教所说的因果报应，多么荒谬啊！萧瑀重蹈覆辙，沿袭亡国的遗风；舍弃公义追求私利，不能明辨显达与隐退的界限；身处俗世却口谈佛道，无法分辨邪恶与正直的本心。积累几代人的灾祸根源，祈求自身的福报，对上违背君主，对下煽动浮华风气。自己请求出家，不久又反悔。一会儿肯定一会儿否定，就在瞬息之间；自我肯定自我否定，发生在朝堂之上。违背了栋梁之臣的体统，怎么能有被众人敬仰的器量呢！我隐忍至今，萧瑀却毫无悔改之意。可任命他为商州刺史，免去他的封爵。”太宗从高丽返回后，盖苏文更加骄横放纵，虽然派遣使者上表，但言辞大多荒诞不经；又对唐朝使者傲慢无礼，常常窥伺边境寻找入侵的机会。太宗多次下令让他不要进攻新罗，但他仍然侵略不止。壬申日，太宗下诏不再接受高丽的朝贡，重新商议讨伐高丽的事宜。
丙戌日，车驾返回京城。
冬季十月己丑日，太宗因为前往灵州往返途中，冒着严寒疲惫不堪，想要在年底前专心调养身体。十一月己丑日，下诏祭祀、奏章疏表、外国宾客、兵马调动、宫廷宿卫，以及调兵符契、驿站派遣、任命五品以上官员及免职、判决死罪等事务，都要上报太宗，其余事务全部由皇太子处理。
十二月己丑日，群臣多次请求太宗举行封禅大典；太宗采纳了他们的建议。下诏制造仪仗卫队送往洛阳宫，为封禅做准备。
戊寅日，回纥俟利发吐迷度、仆骨俟利发歌滥拔延、多滥葛俟斤末、拔野古俟利发屈利失、同罗俟利发时健啜、思结酋长乌碎以及浑、斛薛、奚结、阿跌、契苾、白霫等部落的酋长都前来朝见。庚辰日，太宗在芳兰殿设宴款待他们，命令有关部门厚加供给，每五天举行一次宴会。
癸未日，太宗对长孙无忌等人说：“今天是我的生日，世俗之人都以此为乐，我却反而感到伤感。现在我统治天下，拥有四海之富，却再也不能在父母膝下尽孝承欢，这就是子路之所以有‘负米之恨’的原因啊。《诗经》说：‘哀哀父母，生我劬劳。’怎么能在父母辛劳生下我的日子里举办宴会寻欢作乐呢！”说着流下几行眼泪，身边的人都感到悲伤。
房玄龄曾因为轻微的过失被罢官回家，褚遂良上奏疏，认为：“房玄龄从陛下起兵之初就辅佐陛下成就大业，武德末年冒死参与决策，贞观初年选拔贤才制定政策，大臣中勤劳的程度，房玄龄最为突出。如果不是犯下不可赦免的大罪，被士大夫们共同指责，就不应该疏远抛弃他。陛下如果认为他年老体衰，也应当委婉劝说让他退休，以礼相待让他退职；不可以因为小小的过失，就抛弃跟随陛下几十年的元勋老臣。”太宗立即召见房玄龄，让他官复原职。不久后，房玄龄又辞职回家。过了很久，太宗前往芙蓉园，房玄龄命令子弟打扫门庭，说：“皇上的车驾将要来了！”过了一会儿，太宗果然亲临他的府第，于是用车载着房玄龄返回宫中。
贞观二十一年，公元647年春季正月，开府仪同三司申文献公高士廉病重；辛卯日，太宗亲临他的府第，流泪与他诀别；壬辰日，高士廉去世。太宗准备前往吊唁，房玄龄因太宗病情刚痊愈，坚决劝谏阻止，太宗说：“高公不只是君臣关系，更是旧友姻亲，怎能听到他的死讯而不去吊唁呢？你不必再说！”率领侍从从兴安门出发。长孙无忌正在高士廉的灵堂，听说太宗将要到来，便停止哭泣，在马前迎接劝谏道：“陛下服用金石丹药，按照医嘱不能亲临丧事，为何不为宗庙社稷和百姓保重自己！况且我舅舅临终前留下遗言，极力不愿因为自己的丧事，劳烦陛下屈驾前来。”太宗不听。长孙无忌中途跪伏在地，流泪坚决劝谏，太宗才返回东苑，向南眺望灵堂痛哭，泪水如雨。等到灵柩经过横桥时，太宗登上长安故城西北楼，望着灵柩恸哭不止。
丙申日，太宗下诏将回纥部改为瀚海府，仆骨部改为金微府，多滥葛部改为燕然府，拔野古部改为幽陵府，同罗部改为龟林府，思结部改为卢山府，浑部改为皋兰州，斛薛部改为高阙州，奚结部改为鸡鹿州，阿跌部改为鸡田州，契苾部改为榆溪州，思结别部改为蹛林州，白霫部改为置颜州；分别任命各部落的酋长为都督、刺史，各自赏赐金银绢帛和锦袍。敕勒各部大喜，手捧赏赐物品欢呼拜舞，在尘土中尽情欢腾。等到他们返回时，太宗亲临天成殿设宴，设置十部乐送别。各酋长上奏说：“我们既然成为唐朝百姓，往来天子所在之地，就像拜见父母，请在回纥以南、突厥以北开辟一条通道，名为参天可汗道，设置六十八个驿站，每个驿站配备马匹和酒肉供给过往使者，每年进贡貂皮作为租赋，还请求派遣有文采的人，帮助我们撰写奏章疏表。”太宗全部应允。于是北方荒漠地区全部平定，但回纥首领吐迷度已经私自自称可汗，官号都效仿突厥旧制。
丁酉日，太宗下诏定于明年仲春在泰山举行封禅大典，在社首山举行禅礼；其余事项都按照贞观十五年的商议执行。
二月丁丑日，太子在国学举行释奠礼（祭祀先圣先师的礼仪）。太宗准备再次讨伐高丽，朝廷商议认为：“高丽依山筑城，不能迅速攻克。上次陛下亲征，高丽百姓无法耕种，所攻克的城池，粮食全部被收缴，接着又遭遇旱灾，百姓大半缺少粮食。如今如果多次派遣偏师，交替骚扰他们的边境，让他们疲于奔命，放弃农耕躲入堡垒，几年之内，千里之地变得萧条，人心自然离散，鸭绿江以北地区，就能不战而取。”太宗采纳了这个建议。三月，任命左武卫大将军牛进达为青丘道行军大总管，右武候将军李海岸为副总管，征发一万多名士兵，乘坐楼船从莱州渡海进军。又任命太子詹事李世积为辽东道行军大总管，右武卫将军孙贰朗等为副总管，率领三千名士兵，会同营州都督府的军队从新城道进军。两支军队都挑选熟悉水战、善于作战的士兵配备。
辛卯日，太宗说：“我之所以能取得古人不能取得的成就，臣服古人不能臣服的部族，都是因为顺应了众人的意愿。从前大禹率领九州百姓，开山伐木，疏导百川注入大海，劳苦至极，而百姓没有怨言，是因为顺应了民心，遵循了地势，与百姓共享利益的缘故。”
当月，太宗患上风疾，苦于京城盛夏炎热，夏季四月乙丑日，下令修缮终南山太和废宫，改名为翠微宫。
丙寅日，设置燕然都护府，统辖瀚海等六个都督府、皋兰等七个州，任命扬州都督府司马李素立为都护。李素立用恩德信义安抚各部族，夷人部落心怀感激，共同率领牛马前来进献；李素立只接受了一杯酒，其余的全部退还。
五月戊子日，太宗前往翠微宫。冀州进士张昌龄献上《翠微宫颂》，太宗喜爱他的文采，下令让他在通事舍人署中任职。
起初，张昌龄与进士王公治都擅长写文章，在京城名声大振，考功员外郎王师旦主持科举考试时，将他们黜落，满朝大臣都不知道其中的缘故。等到上奏录取名单时，太宗奇怪没有这两个人的名字，询问王师旦。王师旦回答说：“这两个人虽然文辞华丽，但文风轻薄，终究成不了大器。如果把他们列为高等，恐怕后辈会效仿，损害陛下倡导的雅正之道。”太宗认为他说得对。
壬辰日，太宗下诏让百官依旧向皇太子启奏事务。
庚辰日，太宗亲临翠微殿，问身边的大臣：“自古以来，帝王虽然平定了中原，却不能臣服戎狄。我的才能不如古人，成就却超过了他们，自己不明白其中的缘故，各位不妨如实说说。”群臣都称赞道：“陛下的功德如同天地，无法用言语形容。”太宗说：“不是这样的。我能达到这样的成就，只因为五件事。自古以来，帝王大多嫉妒比自己强的人，我看到别人的优点，就像自己拥有一样。人的才能不可能十全十美，我常常舍弃他们的短处，取用他们的长处。君主往往提拔贤才就想把他们放在怀里，贬退不贤之人就想把他们推到深渊，我看到贤才就敬重他们，看到不贤之人就怜悯他们，让贤才和不贤之人都能各得其所。君主大多厌恶正直之人，或明或暗地诛杀他们，没有哪个朝代没有这种事，我即位以来，正直的大臣在朝中并肩站立，从未贬黜责罚过一人。自古以来，都重视中原，轻视夷狄，我却唯独对他们一视同仁，所以他们的部落都像依附父母一样依附我。这五件事，就是我今天能取得成就的原因。”回头对褚遂良说：“你曾经担任史官，我说的这些，符合实际情况吗？”褚遂良回答说：“陛下的盛德数不胜数，却只列举这五件事，这是谦虚的表现啊。”
李世积的军队渡过辽河后，经过南苏等几座城池，高丽军队大多背城抵抗，李世积击败敌军，烧毁城池的外城后返回。
六月癸亥日，任命司徒长孙无忌兼任扬州都督，实际上并未前往任职。
丁丑日，太宗下诏：“隋朝末年天下大乱，边境百姓多被戎狄掠夺，如今铁勒各部归顺，应当派遣使者前往燕然等州，与都督相互配合，寻访被掠夺的百姓，用财物赎回，供给粮食送回原籍；那些被薛延陀掠夺的室韦、乌罗护、靺鞨三部百姓，也下令赎回。”
癸未日，任命司农卿李纬为户部尚书。当时房玄龄留守京城，有人从京城前来，太宗问：“房玄龄说了什么？”那人回答说：“房玄龄听说李纬被任命为尚书，只说李纬的胡须很漂亮。”太宗立即改任李纬为洛州刺史。
秋季七月，牛进达、李海岸率军进入高丽境内，历经一百多次战斗，无一不胜。攻打石城，成功攻克。进军到积利城下，高丽一万多名士兵出城迎战，李海岸击败敌军，斩首两千级。
太宗认为翠微宫地势狭窄，不能容纳百官，庚子日，下诏在宜春的凤凰谷另外修建玉华宫。庚戌日，太宗返回皇宫。
八月壬戌日，太宗下诏，因薛延陀刚刚投降，多次大兴土木，加上河北地区发生水灾，停止明年的封禅大典。
辛未日，骨利干部落派遣使者入朝进贡；丙戌日，将骨利干部改为玄阙州，任命其酋长为刺史。骨利干在铁勒各部中最为偏远，白天长夜晚短，太阳落山后，天色还很明亮，煮好羊脾，太阳就已经再次升起了。
己丑日，齐州人段志冲上书，请求太宗将皇位传给皇太子；太子听说后，面露忧虑，说话时流下眼泪。长孙无忌等人请求诛杀段志冲。太宗亲自下诏说：“五岳高耸入云，四海横贯大地，容纳污垢，藏匿疾病，却不会损害它们的高大深邃。段志冲想以平民身份让天子退位，如果我有罪过，他就是正直的；如果我没有罪过，他就是狂妄的。就像一尺厚的雾气遮蔽天空，不会亏损天空的广大；一寸见方的云彩遮挡太阳，不会损害太阳的光明！”
丁酉日，太宗立皇子李明为曹王。李明的母亲杨氏，是巢剌王李元吉的妃子，受到太宗的宠爱；文德皇后去世后，太宗想立她为皇后。魏征劝谏说：“陛下正以唐尧、虞舜的德行自比，怎能因为辰嬴（春秋时期晋怀公和晋文公的妃子）那样的事情拖累自己！”太宗才作罢。不久后，让李明过继给李元吉为后。
戊戌日，太宗下令宋州刺史王波利等人征发江南十二州的工匠建造几百艘大船，准备用于征伐高丽。
冬季十月庚辰日，奴剌部落的啜匐俟友率领一万多名部众归顺唐朝。
十一月，突厥车鼻可汗派遣使者入朝进贡。车鼻名叫斛勃，原本与突厥同族，世代担任小可汗。颉利可汗失败后，突厥残余部众想拥立他为大可汗，当时薛延陀正强盛，车鼻不敢担当，率领部众归顺薛延陀。有人劝说薛延陀：“车鼻是贵族出身，有勇有谋，被众人依附，恐怕会成为后患，不如杀了他。”车鼻得知后，逃走了。薛延陀派遣几千名骑兵追击，车鼻整顿军队迎战，大败薛延陀军队，于是在金山以北建立牙帐，自称乙注车鼻可汗，突厥残余部众逐渐归顺他，几年之内，拥有三万精锐士兵，时常出兵掠夺薛延陀。等到薛延陀失败，车鼻的势力更加壮大，派遣儿子沙钵罗特勒入朝晋见，又请求亲自入朝。太宗下诏派遣将军郭广敬征召他。车鼻只是说些好听的话，始终没有入朝的意思，最终没有前来。
癸卯日，太宗将顺阳王李泰改封为濮王。壬子日，太宗病情痊愈，每三天上朝一次。
十二月壬申日，西赵部落酋长赵磨率领一万多户部众归顺唐朝，朝廷将其辖地改为明州。龟兹王伐叠去世，弟弟诃黎布失毕即位，逐渐失去臣子的礼节，侵扰掠夺邻国。太宗大怒，戊寅日，下诏任命使持节、昆丘道行军大总管、左骁卫大将军阿史那社尔，副总管、右骁卫大将军契苾何力，安西都护郭孝恪等人率军攻打龟兹，还命令铁勒十三州、突厥、吐蕃、吐谷浑联合出兵讨伐。
高丽王派遣儿子莫离支任武入朝谢罪，太宗应允了。