薛仁貴最出名的就是三箭定天山了，龍朔元年，鐵勒進犯唐邊，薛仁貴為鐵勒道行軍副大總管。
出發前唐高宗宴請將士，席間唐高宗對薛仁貴說；“古善射有穿七劄者，卿試以五甲射焉。”
薛仁貴應命，置甲取弓箭射去，隻聽弓弦響過，箭已穿五甲而過。
唐高宗大吃一驚，又不好意思，當即命人取更加堅固的鎧甲賞賜薛仁貴。
龍朔二年，回紇鐵勒九姓突厥得知唐軍將至，便聚兵10餘萬人，憑借天山有利地形，阻擊唐軍。
當年三月初一，唐軍與鐵勒交戰於天山，鐵勒派幾十員大將前來挑戰，薛仁貴應聲出戰，獨挑幾十人，連發三箭，敵人3員將領墜馬而亡，敵大軍見之，立即混亂，薛仁貴指揮大軍趁勢掩殺，遂不時，敵人大軍投降。
因為鐵勒騷擾唐邊境達數十年之久，薛仁貴命令將投降兵就地活埋，以除後患，蒙古杭愛山至今還有坑殺遺跡．但是作為一名大將軍應該沒有權利坑殺這麼多的人，這是和唐朝的民族政策相背離的，所以這應該是朝廷的指令。
之後繼續北進，將鐵勒九部的首領偽葉護三兄弟生擒，從此回紇九姓突厥衰落．當時世間流傳歌謠“將軍三箭定天山，戰士長歌入漢關。”
想想這仗打得多漂亮啊，戰爭本來是艱苦，殘忍的事情，士兵能唱著歌回家，表達了軍民將士們的喜悅之情。
這次戰役，仁貴雖然立了大功，但主將鄭仁泰犯了錯誤，導致了這次戰爭不完美。
鐵勒的思結、多覽葛等部落本來要投降，鄭仁泰不結納，反而出兵捕獲了對方的家屬，賞賜給部下，這些部落隻好逃亡。鄭仁泰派兵追趕，不但沒有找到敵軍，還因為缺乏糧草，損失了許多兵員。
薛仁貴自己也娶了一個妾，一回到朝廷，部隊的許多將領都遭到朝臣的彈劾，唐高宗以功抵過，未加追究。
天山之戰本來可以一舉消滅鐵勒，開拓唐朝北方邊疆，從而遏製東突厥勢力的發展，但由於主將鄭仁泰的嚴重政治性錯誤使得此戰前功盡棄。
但薛仁貴三箭定天山使得對唐邊境威脅達數十年的鐵勒族在不到一個月就馬上衰敗，可以說是古代將軍唯一一位。接著就是薛仁貴自己指揮才能大發揮的舞台了，高句麗滅國之戰。
乾封元年，高句麗泉蓋蘇文死，長子泉男生繼任莫離支，與其弟泉男建、泉男產不和，泉男建自稱莫離支，發兵討伐泉男生。
泉男生於是派其子泉獻誠到唐朝求援，六月初七，任命右驍衛大將軍契苾何力為遼東道安撫大使，領兵救援泉男生；任命泉獻誠為右武衛將軍，擔任向導。
左金吾衛將軍龐同善、營州都督高侃為行軍總管，共同討伐高句麗，九月，龐同善大敗高句麗軍。
九月薛仁貴統兵出征，十二月命李績為遼東道行軍大總管，司列少常伯郝處俊為副大總管，契苾何力、龐同善亦為副大總管並兼安撫大使，水陸諸軍總管和運糧使竇義積、獨孤卿雲、郭侍封等亦受李績節度，諸路合擊高句麗。