對於這次蒙受的巨大損失，吐蕃大將坌達延非常震怒，決心對駐守在武街的唐軍主力薛訥兵團發動打擊，於是大軍開拔，挺進武街。武街，又稱為武階穀，是一處險峻的地形，吐蕃仗著人多勢眾，率先發起進攻。
這一戰對薛訥是一次極為嚴峻的考驗，因為一個月前他剛兵敗於契丹，皇帝信任他，讓他以平民身份代理將軍來指揮這場戰役。如果他再輸掉，即使能保住小命，估計也要永遠離開軍隊了。薛訥打得比較謹慎，依恃險要地形，堅守陣地，吐蕃軍隊一時也無法突破。
關鍵時候，打破僵局的還是王晙。
王晙的位置在吐蕃的後方，吐蕃人可能並沒有發現這支小部隊。王晙故技重施，在夜色的掩護下，又一次對吐蕃大軍發起夜襲戰。這次夜襲是不是沿用上次冒充吐蕃士兵的方法呢？史書上沒有詳細記載，但這次突襲仍非常成功，令吐蕃後方大亂。
薛訥兵團的前鋒王海賓發現吐蕃兵營出現混亂，果斷地下令發起進攻。王海賓是一位年輕將領，以驍勇而馳名軍中，他身先士卒，率領其部勇闖敵營，麵對吐蕃的優勢兵力，戰鬥打得非常艱苦。薛訥兵團的其餘各部也陸續投入反攻，吐蕃軍隊腹背受敵，統帥坌達延趕緊下令向洮河方向撤退。
王晙與薛訥兵團會師後，向洮河方向追擊。王海賓仍然驍勇異常，在經曆血戰之後，他的部隊還是一馬當先，衝鋒在前。王海賓一心想為國家建功立業，不想他的戰功早被人妒忌了，同樣是薛訥部將的郭知運、杜賓客等人，不論是在資曆上，還是在作戰經驗上，都要超過王海賓，但是在武街會戰中，居然被這位後起之秀搶了頭功，大家心裏很不痛快。
王海賓在洮河旁的長城堡追上了吐蕃大軍，吐蕃人回戈反擊，王海賓下令頑強拖住吐蕃的主力，等待大部隊的到來。然而令他沒有想到的是，唐軍其他幾路將領居然擔心他又拔得頭功，個個懷著私心，坐看王海賓孤軍陷入吐蕃大軍的包圍中，按兵不救。孤軍無援的王海賓寡不敵眾，在經過浴血奮戰後，最後戰死沙場。
王海賓死後，諸將領方才乘勢出擊，吐蕃已經曆一番血戰，再沒氣力頂著唐軍的攻勢，最後大敗，陣亡一萬七千人，損失馬匹七萬五千匹，羊牛十四萬頭。
這是玄宗時代唐軍在西線的第一場勝仗。
薛訥以此役的勝利，一雪出擊契丹慘敗的恥辱，但他並非此次戰役的主要功臣，功勞最大的當屬王晙，他的果敢與智謀才使唐軍在劣勢兵力之下取得最後的勝利。
另一位功臣便是戰死的王海賓，這位勇將實際上是被自己人給葬送的。唐玄宗對他的死非常惋惜，當時年輕的王海賓有一個九歲的兒子，名叫王訓，唐玄宗命人將他接到皇宮內撫養，這就是後來大唐帝國的名將王忠嗣。
開元四年（716年），吐蕃轉而進攻鬆州（今四川鬆潘），遭到鬆州都督孫仁獻的反擊，在鬆州城下吐蕃軍被擊潰。
鬆州之戰的失敗，迫使吐蕃再次轉向與大唐和解，唐玄宗同意締結和解協議。
但是這個和平局麵隻維持了一年的時間。
第二年，西域的突騎施部落發難，與吐蕃、大食（今阿拉伯帝國）結盟，試圖攻取大唐控製下的安西四鎮。唐朝廷為了牽製吐蕃，命令隴右節度使郭知運率軍進攻河西九曲。吐蕃軍隊根本沒有做好戰鬥準備，一戰即潰，郭知運繳獲鎧甲、戰馬、犛牛等戰利品數以萬計。
開元六年（718年）底，吐蕃再次向大唐請和。
這次和解之後，唐與吐蕃維持了將近十年的相對和平局麵，雖然邊境的衝突很頻繁，但隻爆發過一次大的戰爭，即在 722年，吐蕃出兵進攻中亞的小勃律國，小勃律國向大唐求援，唐軍入中亞，挫敗吐蕃的進攻。關於唐軍在中亞的戰爭，擬另立一章詳述，此處暫略。
與吐蕃的和平，使大唐西線的軍事壓力驟減，這對於帝國的經濟繁榮有著重要意義。大唐逐漸進入盛世時代，國力強盛，一派興旺的景象。從軍事實力上看，也比武則天、唐中宗、唐睿宗時代有明顯的提升。以戰馬的數量為例，從唐太宗貞觀年間到唐高宗麟德年間，牧養的戰馬多達七十萬匹，為大唐組建強大的騎兵提供了物質基礎。高宗晚年由於麵臨吐蕃與突厥的雙重打擊，戰馬死亡極多，僅在突厥戰爭前兩年便損失達十八萬匹。進入武則天時代後，軍事上的連連失利，使得戰馬的數量迅速銳減一半以上。唐玄宗上台時，全國牧馬數量僅有二十四萬匹，之後開始回升，到開元十三年（725年），戰馬數量恢複到了四十三萬匹，這也從一方麵顯示玄宗時期大唐在軍事實力上的回升。