郭孝恪在行軍作戰上確實有一套本事，唐軍從防守轉向反攻，一直打到處月部落境內。並且一鼓作氣，攻破處月的一座城池，處月部落已形同驚弓之鳥，大為恐慌，糾集軍隊準備頑抗。此時郭孝恪卻虛晃一槍，轉向進攻處密部落，唐軍連續作戰，一直打到遏索山（今天山山脈的薩阿明爾山），處密部落被打得丟盔卸甲，暈頭轉向，最後被迫向郭孝恪請降。
郭孝恪這一仗打得確實精彩漂亮，奠定其西域事業的基礎。
西突厥在入侵伊州與入侵天山城兩場戰鬥中全部敗北，使得西突厥的乙毗咄陸可汗不得不暫停與大唐帝國在東部爭雄，轉而向西開拓疆土。
這次西征卻導致了一個意想不到的結果。
西突厥在西部的擴張很順利，對康居國發動進攻的同時，順手牽羊，解決了位於阿姆河以北的米國。乙毗咄陸可汗帶頭搶掠米國的金銀財寶，這位可汗有點自私小氣，不肯將搶來的財物分給部下，有一位部將不服氣，要與可汗爭搶，被可汗一刀結果了。這下子事情鬧大了，怒不可遏的部將們起兵造反，攻打乙毗咄陸可汗，可汗狼狽而逃。
部將們決定另立可汗，可是又怕眾人不服，怎麼辦呢？想來想去，隻有一個辦法，就是派使者到唐王朝，請求唐太宗以中國皇帝的名義，冊立新的可汗，畢竟大唐帝國是最有影響力的大國。
唐太宗當然樂意了，便為西突厥冊立了新可汗，稱為乙毗射匱可汗。新可汗將以前被西突厥扣押的唐朝使節全部禮送回中國，以表示對唐太宗的感激。但是這並不能改變西突厥與大唐帝國對峙的局麵。
兩年後（644年），焉耆事件又導致唐與西突厥兩大強國的戰爭。
焉耆緊鄰西州，其國夾在唐與西突厥兩大勢力之間，勢必采取騎牆政策，有時倒向大唐一邊，有時倒向西突厥一邊。西突厥貴族屈利啜為了拉攏焉耆國，讓自己的弟弟娶了焉耆國的公主，這樣焉耆國又向西突厥靠攏。
安西都護郭孝恪決心要教訓一下焉耆，他上書唐太宗，請求對焉耆發動軍事打擊。唐太宗批準了該計劃，任命郭孝恪為西州道行軍總管，率步騎混成兵團共計三千人，討伐焉耆。正好此時焉耆王的弟弟栗婆準到西州辦事，郭孝恪就強迫他充當唐軍的向導。
焉耆是塔裏木盆地北道的小國，軍事力量並不強大，以前高昌國王麹文泰曾多次出兵焉耆，屢奪焉耆城池。焉耆的都城四麵環水（周圍有博斯騰湖與開都河，舊稱淡河），這是天然的防禦屏障，但是城內的防禦工事並不堅固，對於擅長打攻堅戰的唐軍來說，是易如反掌的。
郭孝恪率軍急進，經過數日的行軍，到了八月二十日半夜時，抵達焉耆的都城外。利用夜色的掩護，唐軍將士在一夜之間，全部渡河成功。
拂曉時分，郭孝恪開始對焉耆城發動總攻。試想，連高大堅固的高昌城都被唐軍攻破，何況是防禦力弱得多的焉耆城呢？經過一天的戰鬥，唐軍已經登上城牆，焉耆守軍根本抵擋不住，被殺死與俘虜的人數超過七千人，焉耆國王也在被俘之列。
三千人的唐軍斃俘七千名敵軍，看來焉耆軍隊與唐軍在作戰水平上根本不是同一檔次。
西突厥的屈利啜得知郭孝恪攻打焉耆，親自率軍前往援救。但是直到郭孝恪攻克焉耆三天後，西突厥軍隊才趕到。此時郭孝恪已經廢黜了焉耆國王，讓充當唐軍向導的王弟栗婆準攝領國政，在組建焉耆國新政權後，郭孝恪率部返回安西都護府。