唐高祖李渊起兵时，从刘文静之议，和好突厥，亲自写信与突厥始毕可汗联系。
619年（唐武德二年），始毕可汗率部渡过黄河，至夏州（治今陕西省靖边县东北白城子），和梁师都会合。他另以五百骑支援刘武周进入句注山（在今山西省代县西北），准备进攻太原。这时，始毕因病死亡，突厥撤军。始毕可汗之子什钵苾年幼，未能嗣位。其弟俟利弗设立，是为处罗可汗。处罗复以隋义成公主为妻。
620年，处罗可汗死，处罗可汗弟咄苾嗣位，是为颉利可汗。颉利是启民可汗第三子。他又以义成公主为妻。
颉利可汗连年进扰内地，掠夺人口和财富。颉利可汗曾亲率大军15万入攻并州，掳男女5000余口；又曾率骑兵10余万大掠朔州、进袭太原；更于公元626年唐太宗李世民刚刚即位之时率兵20万直逼唐都长安城外渭水便桥之北，距长安城仅40里，京师震动。唐太宗设疑兵之计，亲率臣下及将士隔渭水与颉利对话。颉利既见唐军军容威严，又见太宗许以金帛财物，与之结盟，乃领兵而退。颉利可汗献马三千匹，羊万口。（“渭水之盟”）
627年，薛延陀反东突厥，建立薛延陀汗国，东突厥走向衰落和动乱，唐朝册封薛延陀可汗，对抗突厥。
贞观三年（629年）秋，唐太宗命李靖率李勣、柴绍、薛万彻，统兵10万，分道出击突厥。李靖出奇制胜，在定襄大败突厥，颉利逃窜，李在白道截击，降其部众五万余人。唐军两将又督兵疾进，大破突厥军，颉利西逃吐谷浑，途中被俘。时值当年三月，东突厥灭亡。慑于大唐天威，“四夷君长诣阙请上（唐太宗）为天可汗”。
634年（贞观八年）颉利死，封赠归义王，葬于灞水（今陕西省渭河支流灞河）之东。
东突厥灭亡以后漠北地区形势
唐太宗在突利可汗故地设置顺、祐、化、长四州都督府，颉利可汗故地置定襄都督府、云中都督府。永徽元年（650年）唐平突厥车鼻可汗，“突厥诸部尽为封疆之臣”，乃于其地设瀚海都护府，领狼山、云中、桑干三都督府，苏农等二十四州，与燕然都护府壤地交错。龙朔三年（663年），移治云中古城，改名云中都护府，移燕然都护府于碛北，并改名瀚海都护府，遂以碛为界，碛南诸都督府州隶云中。麟德元年（664年），改名单于大都护府，辖境北距大漠，南抵黄河。
西突厥
583年，突厥汗国分裂，东西突厥交战。西突厥汗国强盛时期疆域从山西到中亚河中地区。
587年（隋开皇七年），突厥阿波可汗大逻便被叶护可汗处罗侯生擒。西突厥立达头
可汗一后裔为泥利可汗继其位。泥利妻向氏为“中国”人，生子达曼。泥利死后，达曼继位为泥撅处罗可汗。向氏再嫁泥利可汗弟婆实特勤。
600年（隋朝开皇末年），婆实和向氏至隋京朝觐，因突厥内乱，留在京师鸿胪寺居住。达头可汗败亡以后，处罗可汗成为西突厥最高统治者。处罗治国无道，臣民多叛。605年（隋大业元年），他发兵袭击铁勒诸部，又猜疑薛延陀部生变，杀其酋长数百人。因此铁勒各部都起来反对处罗，多次打败他。隋朝黄门侍郎裴矩闻处罗可汗国乱，并思念其母向氏，建议朝廷招抚他。608年（大业四年），隋炀帝派遣司朝谒者崔君肃至西突厥慰谕。处罗受诏，遣使贡汗血马。
西突厥汗国
609年（大业五年）十二月，处罗至隋京朝觐。第二年正月，炀帝分处罗可汗内附部众为三部分：其弟阙度设率领老弱万余人，至会宁（治所在今甘肃省永登东南）居住；特勤阿史那大奈领余众居楼烦（治所在今山西省静乐县）；封处罗为曷萨那可汗，领五百骑常从皇帝巡幸。处罗曾从征高丽。
