西一个较大的藩国，其国主与吐蕃公主联姻，忠于吐蕃。而且吐蕃势力一路退来，退无可退，也不知道论恐勒那边已经打到本土，篡夺政权，决定在龟兹拼死一战，打退唐军。
吐蕃军和龟兹军共拼凑了约四万军队，由吐蕃将领诺延顿率领，诺延顿明知野战打不过唐军，决定坚壁清野，据龟兹城防守。
李愬也觉得一直追击，吐蕃人一直在逃，总算逮到其主力，决定在龟兹城狠狠教训吐蕃在西域的残余兵力，绝不能让其继续逃跑，对于敢于对抗大唐的龟兹国，也要猛揍一顿。
五万唐军将龟兹城围定以后，李愬还是按照常规，先派出人员劝降，吐蕃人怕龟兹人动摇，直接向劝降人员射箭，好在唐军提前有所准备，用盾牌护住劝降人员返回。
剩下的就没什么好说的，唐军直接进行炮火轰击，唐军集中在东门进行重点火力打击，龟兹城东门被炸塌，多段城墙被损毁，城墙上的吐蕃军、龟兹军被炸的鬼哭狼嚎。一部分吐蕃军向西门突围，这里的唐军早就严阵以待，又是一顿枪炮侍候，又把他们打回去。
连续攻打了三天，龟兹城被打的一片狼藉，毫无还手之力。李愬也不想赶尽杀绝，就又派人劝降，如再不投降，就夷平龟兹城。诺延顿和龟兹王别无选择，只能率城投降。
对于敢于对抗大唐的势力，必须要给予严惩，李愬带兵入城后，将诺延顿和龟兹王斩首示众。
对于吐蕃人和龟兹人，李愬和张元甫商议以后，决定区别对待，将吐蕃人全部抓起来，作为俘虏关押，对龟兹人，则只杀了十来个亲吐蕃的大臣和将领，其余从轻处理。
李愬和张元甫考虑到，打完龟兹已经是寒冬，他们决定在此过冬，龟兹又是西域较大的国家，可以拉拢过来，所以对龟兹人惩罚的稍微轻一些。
利用在龟兹过冬的机会，李愬和张元甫把部队休整一下，对龟兹国的势力进行重整，扶持亲唐的国王，主要的官员、将领也全部换成亲唐的人员。
至于损坏的城池，自然是吐蕃俘虏和龟兹人去重修，让他们吃点苦头，长点记性。利用这个机会，李愬和张元甫也享受了一把“葡萄美酒夜光杯，琵琶欲饮马上催”快意，让士兵们放松了一下。
两人还专门去了一趟当地的硫磺矿，要求新任龟兹王要把所产的硫磺全部卖往大唐，不得运到别的地方，新的龟兹王自然是照办。
在龟兹过完冬，元和8年2月，李愬和张元甫继续带领军队又往疏勒、莎车、于田等地进行征讨。有了焉耆、
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