行至新城，龐同善為高句麗軍襲擊。薛仁貴得知後，率軍及時趕到，擊斬敵首數百級，解救了龐同善。龐同善、高品進至金山，又被高句麗軍襲擊，薛仁貴聞訊後，率軍將高句麗軍截為兩段奮擊，斬首5000餘級，並乘勝攻占高句麗南蘇、木底、蒼岩三城，與泉男生相會。
唐高宗聞之戰報，特下詔慰勉薛仁貴。接著，薛仁貴又率軍進攻高句麗重鎮扶餘城。這時，部將都以兵少，勸他不要輕進。
薛仁貴說：“兵在善用而不在多，於是率軍出征。”
在扶餘城戰役中，薛仁貴身先士卒，共殺敵萬餘人，攻拔扶餘城，一時聲威大震。扶餘川40餘城，也紛紛望風降附。
這時，唐朝政府又派李績為大總管進攻高句麗。薛仁貴也沿海繼進，與李績合兵於平壤城。最後，高句麗降伏。
攻降高句麗以後，唐高宗命薛仁貴與劉仁軌率兵2萬人留守平壤，並且授薛仁貴為右威衛大將軍，封平陽郡公，兼安東都護。薛仁貴受命以後，便移治平壤新城。
薛仁貴在任安東都護期間，撫愛孤幼，存養老人，懲治盜賊，擢拔賢良，褒揚節義之士，高句麗士民安居樂業。
就在薛仁貴治理平壤新城期間，吐蕃漸趨強盛，擊滅了慕容鮮卑建立的吐穀渾，又侵略唐西域地區。為此，唐高宗調任薛仁貴為邏婆道行軍大總管，並以阿史那·道真、郭待封為副將，率軍10餘萬人，征討吐蕃。
薛仁貴奉命西行，軍至大金川，即今青海省共和縣西南切吉平原。
在是否進軍烏海的問題上，薛仁貴對阿史那·道真說：“烏海地勢險要，瘴氣彌天，是我等遠來之軍的死地，可謂充滿凶險的一條路。但是，假如我們神速進軍，就一定能成功，遲疑不決就必然失敗。我建議留守一些部隊守住大本營。我們現在所處的地勢寬闊平坦，可以於險要處設置幾個懸籠，籠內裝上輜重，留萬人把守。我帶軍日夜兼程，奇軍奔襲吐蕃，必可獲勝。”
阿史那·道真同意了薛仁貴的建議。他們讓副將郭待封帶隊留守，臨行前，薛仁貴又囑咐郭待封千萬不可輕舉妄動，隻等前線消息，做好接應工作。薛仁貴安排好後，率部前往烏海。到了河口一帶，與吐蕃守軍數萬人遭遇。薛仁貴率軍一陣衝殺，將吐蕃守軍斬獲殆盡。薛仁貴收其牛羊萬餘頭，浩浩蕩蕩，向西而去，直逼烏海城。與此同時，他派千餘騎兵回大本營接運輜重。然而，不想這時郭待封已被吐蕃擊敗。薛仁貴因無輜重接濟，向大本營方向退軍。
吐蕃軍聞訊，調集40萬大軍前來進攻，唐軍抵敵不住，大敗。但吐蕃並不窮逼，以唐軍不深入為條件與唐議和，薛仁貴不得已應允，然後率敗軍東歸。
這是薛仁貴僅有的一次敗績。但此戰也使吐蕃認識到，唐軍遠師奔襲的速度快得驚人，因此不敢再於西域地區任意所為。
681年，東突厥不斷侵擾唐北境，已經69歲高齡的薛仁貴帶病冒雪率軍進擊，以安定北邊。
在雲州，也就是今天的山西省大同一帶，薛仁貴和突厥的阿史德元珍作戰。
突厥人問唐兵：“唐朝的將軍是誰？”
唐兵說：“薛仁貴。”
突厥人不信，說：“我們聽說薛仁貴將軍已經死了，怎麼還能活過來？別騙人了！”
薛仁貴聽說後，走上前來脫下頭盔，讓突厥人看看清楚。
薛仁貴威名太大了，以前曾經打敗過九姓突厥，殺過許多人，突厥人提起他都怕，現在看見了活的薛仁貴，立即下馬跪拜，把部隊撤了回去。
薛仁貴心想，這次來就是為了嚴懲你們侵擾唐境的，豈能因為受了幾拜就退兵！於是，他立即率兵追擊。雲州之戰，薛仁貴又打了一個大勝仗，斬首1萬多，俘虜3萬多，還繳獲了許多牛馬。
在此戰過後的683年，戰功顯赫的薛仁貴因病於雁門關去世。雲州之戰，竟然成了薛仁貴人生最後一場戰爭。