东征西伐，使唐朝疆域达到极点
自高宗显庆初年开始，已安定多年的唐朝边境，形势又发生了巨大变化。西部突厥向唐朝西域侵扰，使西域少数民族不得安宁。东部与唐朝关系官切的新罗，受到高丽和白济的包围，频频向唐朝求救。武后和高宗奋太宗贞观讨伐四方之威猛，对突厥和高丽用兵。自显庆元年(656年)至麟德元年(664年)，以十年努力，使唐朝边事大为改观，其武功超过了贞观之时。
这期间，是武则天为皇后辅佐唐高宗到垂帘听政阶段。因高宗才智平庸，加上身体多病，朝廷内外大事，“上或使皇后决之”。就是说，包括对外用兵的大事，高宗悉“委以”太后。武则天深受唐太宗的影响，内治与外武，皆不同凡响。
贞观年间，东突厥为太宗征服，贞观至高宗初年在塞内塞外分置六都督府和两都护府进行管辖。但是西突厥仍称霸西域，威胁着唐朝的西部安宁。永微二年(651年)，西突厥首领阿史那贺鲁击破唐朝的射匮可汗，在碎叶自称沙钵罗可汗，在那里设牙帐，侵扰大唐西部领域，向唐朝示威。
显庆元年(656年)，任葱山道行军总管的老将程知节受命讨伐西突厥。击其歌罗、处月二部，斩首千余。副总管周智度进攻骑施、处木昆等部，也取得了胜利。同年十二月，程知节又率部达鹰娑州(今新疆焉耆)，前军总管苏定方破西突厥别部鼠尼施。然而，副大总管王文度畏敌如虎，竟矫诏“以程知节恃勇轻敌，委王文度为之节制”，从而篡夺了兵权主管，力主防守，延宕不进。后又杀死前柬投降的突厥人，分其财物，苏定方屡劝不从。造成将士离心，无功而返。高宗、武后查得实情，把王文度治罪除名，程知节以“逗留”不进免官。
西突厥尚未平定，武后与高宗则大胆起用苏定方为伊丽道行军总管，再率燕然都护府任雅相等将领，再讨西突厥。
苏定方，名烈，定方为其字。冀州武邑(今河北)人，自十五岁随父亲行武，骁勇而有志。贞观初年在唐朝名将李靖部征讨突厥，屡立战功。永徽年间晋升中郎将。前次出兵突厥，他为前军总管，已取得胜利。当王文度杀降取物时，他说:“如果这么做，我们就成了强盗，还有什么名目再征战杀敌啊!”而当王文度按师不进时，士兵纵终日骑在马上不动，披着铠甲结成阵势，非常疲苦，许多马匹都被冻饿而死了。他要求主动出战，向程知节说:“出师就是为了讨伐敌人的，今天却守在这里不动，如果敌人来攻就等着失败。皇上以公为大将，怎么能让副将说了算呢?请逮捕王文度，飞表上奏。”[《新唐书》，卷111，《苏定方传》。]但程知节了没有听从他的意见
武后与高宗调查得知了前方将帅的表现，才特受苏定方为主帅，再度出师征讨西突厥的。
苏定方果然不负所望，以他的勇气、谋略和智慧，取得了讨伐西突厥的重大军事胜利。当他率领大军近逼西突厥时，沙钵罗倾其全军而迎，拥有十万军队。大兵在今天的额尔齐斯河的西岸列阵，绵亘十里。苏定方自为前驱，只率精兵万余靠近了敌营。沙钵罗自以为兵超苏定方十倍之数，乃长驰直进，企图围歼唐军。苏定方令步兵据南原，枪刺尽向外，待敌深入而击，自率骑兵在北原列阵候敌。
沙钵罗欺定方兵寡，挥军攻南原的步兵阵地。而几次冲击，苏定方布置的步兵阵地坚如磐石。苏定方看见敌军气馁了，便率骑兵向敌阵冲锋。其军队无不奋勇争先，敌军挡不住唐军的攻势，大溃而逃。苏定方挥师全力追击，赶了三十里，斩获数万人。第二天继续进攻，西突厥军队和群众纷纷投降，沙钵罗仅率数百骑西窜。
苏定方兵进伊犁河西部的邪罗斯川，迫追沙钵罗。此时北风疾吹，大雪纷飞，很快平地积雪二尺。诸将请求雪晴再追击敌人主帅，苏定方则说:“敌人正恃大雪相阻，必以为我军不能前时，一定会在附近休整。我军正好借机猛进，必要擒拿敌首。如等待天晴，敌人也会远窜，想擒获就困难了。吃些苦头，建立大功的时候到了!”于是挥军踏雪速行，所到之处，突厥纷纷投降。到了双河，离沙钵罗牙帐二百里时，苏定方命部队列阵推进。追不多久，正好遇见沙钵罗与残部射猎寻食。苏定方乘其不备，纵兵攻击，再斩获沙钵罗部众数万，沙钵罗再度逃走。不久，即被投降唐军的土人执送唐营，西突厥宣告灭亡。沙钵罗可汗被押送长安，为高宗免死封官，病死于长安。
高宗、武后命于西突厥故地天山北路建北庭都护府，统辖昆陵、濛池二都护和二十三个都督府。龙朔二年(661年)在天山南路分置十六个都督府，及八十州，一百一十个县，军府一百二十六个，皆隶属安西都都府。
这次对西突厥的用兵，是贞观以后，高宗朝取得的首次军事胜利。从而解除了西突厥在唐朝西境的威胁，恢复了唐朝在西域的统治地位，对巩固西部边联，维护国家统一，发展中原和西域各民族的经济文化交流，发展商业流通，起到了积极作用。
在大唐东部的朝鲜半岛上，是高丽、百济和新罗的三国鼎立。新罗与唐朝关系密切，却受到高丽和百济的联合进攻，唐太宗晚年曾钦征高丽，但却无功而返。
显庆三年(658年)高丽、百济夺新罗三十三城，形势危急，向唐朝求救。高宗、武后遣营州都督程名振和中郎将薛仁贵往攻高丽。
薛仁贵是中国家喻户晓的唐朝将领，他跨海征东的故事被编成小说和戏剧，千年来一直流传，为人欣赏。他是绛州尤门(今山西河津)人，家贫。太宗钦征辽东时，他只身投军于张士贵营。在征辽东的战争中，薛仁贵曾身穿白衣，首先登上城门，所向披靡，大军乘势进攻，乃获大胜。唐太宗远远望见薛仁贵登城战斗的情景，大为惊叹。特命引见，赏赐甚丰，立即提拔为游击将军，后加封右领军中郎将，这就是《薛仁贵征东》小说中“白袍小将”的情节。被作者编得十分离奇，只能说明人民敬仰为祖争光的英雄，若以史实论，就中足为征了。
永徽五年(660年)润四月，高宗宿在万年宫，丁丑那天下大雨，午夜山洪暴发，冲突玄武门。守城士兵被滔滔洪水惊吓，丢下城门不管，四处奔逃。薛仁贵登上城门一边高呼宫内避水，一边说:“如今皇上都危急了，臣子还能怕死吗?”高宗从梦中惊醒，登高避水，方得平安无事。高宗、武昭仪称赞薛仁贵忠勇，更加推重他。