为消除北方边患，积极做反击突厥寇犯的军事准备，唐朝统一全国后，首先面临的问题是北方边境地区的突厥入侵。唐高祖武德初年，突厥处罗可汗深入太原大肆抢掠。处罗死后，其弟颉利可汗即位，协助割据北境的苑君璋进攻雁门。以后侵扰的规模和范围越来越大，对中原人民虏掠和残害也屡演屡烈。武德七年(公元622年)，颉利可汗率骑兵10万分路南侵，掠夺财物不可胜计，掳去男女人口5000有余，自此无岁不入。唐朝在武德四年(公元627年)基本统一全国后，即开始准备对突厥的讨伐。

这一年突厥颉利、突利二可汗率军分4路入寇，秦王李世民率军抗击取得了胜利。武德九年(公元626年)，颉利可汗再次寇犯武功(今陕西武功县)，进逼渭水便桥北，距长安仅40里路程。这时唐太宗李世民刚刚即位，他亲自驾临便桥南，隔渭水与之对阵。颉利可汗见唐军军容齐整，不敢决战，请求讲和而引退。至此，唐太宗李世民决心扫除突厥，并在军事上进行了认真的准备。

到太宗贞观三年(公元629年)，唐王朝已有了一支训练有素的精锐之师，社会经济也得到了迅速的恢复和发展，兵精粮足，具备了反击突厥的政治、经济和军事条件。这时，突厥内部也发生了分裂，势力大衰。唐太宗见反击突厥的时机已经成熟，便命并州(今山西太原市)都督徐世责力、兵部尚书李靖、大将军柴绍等率10万大军征讨突厥。翌年初，李靖等部大破突厥，突厥突利可汗来降，颉利可汗遁走铁山，遣使伪言请和。

李靖指挥大军乘胜出击，出其不意地生擒颉利可汗，俘其众10余万，将东突厥基本消灭。唐把归降的突厥将士安置在东起幽州、西至灵州一带，设置4个都督府加以管理。又在东突厥故地设置了定襄、云中两个都督府。到唐高宗时，再置单于、安北二大都护府加强防务。此后，东突厥势力再起，突厥贵族阿史那骨咄禄起兵反唐，连年挑起战端，但皆为唐军击败，只好在强大的唐王朝面前俯首称臣。强大一时的东突厥为唐军所灭，周边诸族为之大震，纷纷归附。

唐贞观四年(公元630年)，周边地区各部落的首领到长安宫门前朝贡，尊请唐太宗称“天可汗”。唐太宗令诸夷从今往后为唐王朝守边境。从此，唐王朝的国力日盛。贞观二十年(公元646年)，李责力等又奉命率军击灭了雄霸大漠以北的薛延陀部，降服了受薛延陀部控制的回纥、拔野古、仆骨、同罗、浑、契芯、多滥葛、思结、阿跌、跌结、斛薛等11个部落和葛罗禄、骨利干等部。

唐在漠北设立了坚昆都督府。唐高宗(李治)永徽二年(公元651年)，西突厥沙钵罗可汗统治时期，多次侵扰唐朝的边境。显庆二年(公元657年)，朝廷派大将军苏定方、萧嗣业等打败沙钵罗，荡平了西突厥。吐谷浑、高昌、焉耆、龟兹、于阗、疏勒、毗沙等数十个汗国都臣服于唐。唐王朝在天山北路设置了北庭都护府，在天山南路分设16个都督府，统领当地的政治和军事。

在唐王朝的东北边境，居住着契丹、奚、室韦、革末革曷、勃海等东胡部族。唐威服诸部后，在黑龙江流域设立了黑水都督府，册封乌苏里江流域粟末部建立的勃海政权的首领为渤海郡王。唐朝极盛时期的疆域，东接海，兼有高丽半岛(今朝鲜半岛)，南到日南(今越南广治一带)，西至安西(今新疆至中亚巴尔喀什湖一带)，北到安加拉河、贝加尔湖一带。