此戰雖然名為“大非川戰役”，實際上勝敗決於烏海。烏海(托索湖)自古就是青藏高原上交通要道，文成公主入藏就經過這裏，這裏海拔在4000米左右。薛仁貴此戰已獲先機，但郭待封的擅自行動使唐軍由勝轉敗。此戰，吐蕃軍避實就虛，不與唐軍精銳直接交鋒，而是斷其糧草後，集中優勢兵力奪取勝利；而唐軍遠道出征，且兵力不支，供給不暢，尤其軍中將領不和，副將郭待封擅違軍令，一意孤行，終陷敗局。
大非川之戰是唐朝開國以來對外作戰中最大的一次失敗，吐蕃與大唐分庭抗禮，吐穀渾亦成為吐蕃別部。唐朝被迫撤銷四鎮建製，安西都護府遷至西州（高昌，今新疆吐魯番），675年唐重新控製西域安西四鎮。
大非川之戰後唐軍守河源（位於今青海省東北部）。
唐朝時婁師德曾在西寧、平安、樂都、蘭州等地“知營田事”。婁師德(630年-699年)，字宗仁，鄭州原武(今河南原陽)人，早年以進士及第授江都縣尉，累次遷官至監察禦史。674年，他以文官從軍向西討伐，屢有戰功，遷官殿中侍禦史兼河源軍（今青海樂都西南）司馬，知營田事。678年春天，唐高宗以中書令李敬玄替其為洮河道行軍大總管、西河鎮撫大使、鄯州（樂都）都督，工部尚書、左（一說右）衛大將軍劉審禮為洮河道行軍司馬，統軍出擊。吐蕃聞訊，以大論噶爾·欽陵督兵嚴陣以待。七月，雙方在龍支（樂都南）交戰。九月，李敬玄與工部尚書劉審禮統兵十八萬抵青海湖，欽陵率軍迎戰。唐軍前鋒部隊打敗，劉審禮戰沒，李敬玄“狼狽卻走”，屯兵承風嶺（今拉脊山一帶），靠泥溝而守寨。欽陵指揮蕃兵從高崗往下攻打，唐寨岌岌可危。左領軍員外黑齒常之率五百人乘夜襲擊吐蕃營寨，驚退蕃軍，李敬玄才得以率軍返回鄯州。唐朝派監察禦史婁師德出使吐蕃去講和，欽陵派弟弟讚婆在赤嶺（今日月山）迎接這位唐使，並相約互不相犯。唐高宗遷婁師德為殿中侍禦史兼河源軍（今青海西寧一帶）司馬，並知營田事。從此，婁師德成為抗蕃名將。679年二月，芒鬆芒讚去世，欽陵與芒鬆芒讚之子器弩悉弄舅父麴薩若擁立器弩悉弄為讚普。680年，吐蕃軍進攻河源（青海省東部），被唐將黑齒常之率軍擊退。黑齒常之經略河源，廣置烽戍七十餘所，開屯田五千餘頃，戰守有備。681年，論讚婆率軍3萬屯良非川，河源軍經略大使黑齒常之率3000騎兵在良非川（共和西南）大敗吐蕃軍。682年五月，噶爾·欽陵率眾進犯柘（州治在今四川黑水南）、鬆、翼（州治在今四川黑水東）等州。十月，入寇河源軍（唐朝駐軍之一，軍治在青海西寧附近），婁師德率兵進行反擊，雙方在白水澗（青海湟源南）相遇，唐軍八戰八捷。婁師德受封為比部員外郎、左驍衛郎將、河源軍經略副使，與河源軍經略大使黑齒常之在河源一帶共禦吐蕃。690年，升為左金吾將軍、檢校豐州都督，仍舊知營田事，他主管營田十餘年，積穀數百萬斛，得武則天嘉獎。692年，拜夏官（兵部）侍郎判尚書事。次年同中書門下平章事。不久，武則天又任為河源、積石（今青海貴德西部）、懷遠（今地不詳）等地軍隊及河、蘭、鄯、廓等州（蘭州以西、青海湟源以東地帶）的檢校營田大使。後又內遷秋官（刑部）尚書，轉左肅政台（即禦史台）禦史大夫。696年，欽陵同弟弟讚婆統兵在素羅汗山（今洮州一帶）遭遇前來征伐的唐軍。開戰前，唐軍統師王孝傑曾致書欽陵，並贈以粟米、蔓菁籽各一袋，書信聲稱：“吐蕃之軍旅如虎成群，如犛牛列隊，所計之數吾亦相當。諺雲：量顱縫帽，量足縫靴。……天降霹靂，轟擊岩石，岩石再大豈能相比？”欽陵複信答道：“小鳥雖眾，為一鷹隼之食物；遊魚雖多，為一水獺之食物。麋鹿角雖多，豈能取勝；牛角雖短，卻能取勝。鬆樹生長百年，一斧足以伐倒；江河縱然寬闊，一（扌庹）之革舟即可渡過。青稞稻米長滿大壩之上，卻入於一盤水磨之中。星鬥布滿天空，一輪紅日之光，使之黯然失色。一星焰火足以燒光高山深穀之所有果木樹林；一股泉水源頭爆發山洪，足以衝走所有壩上的果木樹林。滿地土塊之中，若使一石滾動，請觀此一石破碎，還是巨大土塊破碎？……你們之軍旅實如湖上之蠅群，為數雖多，不便於指揮，與山頭雲煙相似，對於人無足輕重也。吾之軍丁豈不是猶如一把鐮刀割刈眾草乎?犛牛雖大，以一箭之微，射之難道不能致死乎？……”雙方交戰，唐軍大敗，王孝傑被免為庶民，婁師德被貶為原州員外司馬。697年，婁師德複官為同鳳閣鸞台平章事。698年，遷隴右諸軍大使，仍檢校河西營田。次年，官為天兵軍副大總管，依舊充隴右諸軍大使，專掌招撫吐蕃事。699年八月卒於會州（今甘肅靖遠）。