朝廷收到了安西都护郭孝恪的奏本，请求出军讨伐焉耆王国。焉耆位于高昌的西面，疆域横六百里，纵四百里，是一个颇具影响的重要国家。高昌灭亡，西突厥势孤力单，极力拉拢焉耆，共拒唐朝。焉耆以前偏向于唐朝，双方关系相当融洽。西突厥重臣屈利，给弟弟娶了焉耆王龙突骑支的女儿为妻，焉耆又转向西突厥，对唐朝的贡赋开始短缺。李世民气恨焉耆的反复无常，诏令郭孝恪担任西州道行军总管，集中三千步骑从银山道进军。焉耆王龙突骑支的弟弟龙颉鼻兄弟三人路过西州，郭孝恪便让颉鼻的弟弟龙栗婆准当向导。焉耆国都焉耆城四面环水，突骑支仗恃地势险恶，没有设防。郭孝恪昼夜兼程急行军，夜晚到达城下，命将士们泅水渡河。将近拂晓时，便攀上了城楼，俘虏了突骑支，生擒及斩首七千人。留下栗婆准管理国政，唐军凯旋。三天后，西突厥屈利率军援救焉耆，迟了一步，仅只囚禁了栗婆准。亡羊补牢，屈利亲率五千精兵追赶郭孝恪。追到银山，郭孝恪进行反击，大败屈利，反追数十里。
唐朝对焉耆的胜利，间接打击了西突厥的气焰，稳定了西方的局势，也可以说是出兵高丽前的一次威力的展示。李世民难以掩饰满心的喜悦，乐得眉开眼笑，褒奖郭孝恪说：
“功立威行，不负重托。”“陛下明于知将，又善于把握时机，运筹帷幄，决胜千里。臣等不胜钦佩之至。”李世劫恭维李世民，内心却替郭孝恪高兴。他和郭孝恪交谊深厚，想从侧面激发李世民重赏郭孝恪。
贞观十八年十月十四日，李世民诏命司空房玄龄留守长安，右卫大将军、工部尚书李大亮作副留守。御驾离开京城，统率三军从长安城东面的春明门出发。卤簿仪仗前后簇拥，浩浩荡荡，耀武扬威，一路向东行进。导驾官前后有京畿地区的地方长官万年县令和京兆牧，以及朝廷重臣太常卿、司徒、御史大夫和兵部尚书等。接下来是“清游班”，擎白泽旗，分左右，各有二人执，二人引，二人夹。其后是金吾折冲二人，各领四十骑，戎服，分左右。再后是金吾大将军二人，分左右，各领百骑。此外，还有左右威卫折冲都尉各一人，领掩后二百人，各执大戟刀盾弓箭及弩，五十人排成一列。左右厢步甲军四十八列，前后各二十四列，每列各引二十五人，共计一千二百人。远征高丽，皇帝大驾的整个仪仗，从朝廷重臣到侍从护卫、鼓乐旗盖、车骑扇辇、清道杂役，等等，前后排列成一百二十多列次，其中许多列次本身就是一个方阵或纵队，十二人、二十四人、四十人、一百零五人，直至三百人不等，总人数逾万。人嘶马吼，车马喧腾，威风凛凛，气势磅礴，场面极其雄阔煊赫。
行进中，从马上回头遥遥远望，长安的上空，燃烧着一片斑红的晚霞。巍峨的太极宫，也被霭云染成了猩红色，然而它比天空的景象似乎更壮观，更热烈，像一幅织锦，又像一团霍霍燃烧的焰火，绮丽多姿，溢彩流光。仪仗和军马在鼓乐声中，先后沿着灞水、渭水向前推进。朝右边看，是拔地而起的秦岭及终南山。前方约莫二百五十里处，便是举世闻名的要隘——潼关，它是号称八百里秦川的关中平原的起讫点。从潼关至洛阳的六百里间，还有形势险要的函谷关，它两侧耸立着直插云霄的悬崖峭壁，中间是黄土覆盖的狭窄通道，蜿蜒三十里。潼关和函谷关浑如两道屏障，隔开长安和洛阳；又好似两员坚如磐石的力士，守卫着两都的安全。
御驾兼程向洛阳奔驰。中途，郭孝恪用囚车装着焉耆王龙突骑支，连同他的妻室儿女等，解押到了皇帝的行宫。李世民下令赦免突骑支，释放在押的俘虏。朝廷举行了庆功宴，重赏郭孝恪。席间，李世民亲自举杯敬酒三巡，李世勣和郭孝恪击掌言欢，场面活跃，气氛热烈。李世民对太子治说：“突骑支不任用贤明的辅佐，不采纳忠良的建议，自取灭亡，脖子和双手都被绑缚，漂泊万里，永远离开了故土。”
“那样子十分狼狈，”李治抬眼望着父皇，“好可怜的。”
“谈谈你的感想。”“他给儿臣提供的教训，就是应该敬贤任能，治理好国家，继承和发扬贞观之治的辉煌。”李世民抵达洛阳，特意在行宫召见了前宣州刺史郑元踌。郑元踌在隋朝曾经担任过右武侯大将军，跟随炀帝出征过高丽。李世民向他询问当年的征战情形。郑元踌心有余悸，摇着头说：
“东夷路途遥远，运输粮秣困难。辽东人很会防守城池，攻取异常吃力，伤亡惨重。”
“嗨嗨，”李世民露出不屑的神色，“今日已非隋朝可比，你且等候佳音吧。”
张俭率领的先遣军马来到辽东，正赶上辽河涨水，没有渡水过河。李世民很气愤，召他到洛阳问罪。张俭详细陈述了山川状况的险恶与平易，以及水草的丰美与荒凉。李世民觉得他提供的资料有价值，转怒为喜，鼓励他勇往直前，去夺取胜利。
在平定刘黑闼时，程名振表现得有勇有谋，如今升任了洺州刺史。李世民召见他，嘉许其智勇双全，勉励道：
“程卿将略非凡，朕对你将另有所用。”“京官难做，地方官也难当，条条蛇都咬人。”程名振自顾自地嘀嘀咕咕，没有立即叩头拜谢。
“嗬，一条山东粗汉，得了个刺史职务，就不知天高地厚了？竟敢在天子面前说些不照路的话，而且还不谢恩。”
李世民做出生气的样子，直眉瞪眼，严辞责备，观察他的反应。程名振若有所悟似的“哦”了一声，请求宽恕说：
“微臣本性疏阔，未曾恭奉过皇上，刚才只想着如何对答，走了神，忘记了叩头谢恩。”
其言谈举止十分沉着，应对不慌不忙。李世民很欣赏程名振的稳重和从容不迫，意味深长地说：
“房玄龄在朕左右二十余年，每次看到朕斥责别人，老吓得面孔煞白，不能自持。程名振极少跟朕直接打交道，朕突然发怒，却一点儿也不慌乱，言语条理分明，真是一个奇士。”当即授予他右骁卫将军的职务。
李世民任命刑部尚书张亮当平壤道行军大总管，率领江、淮、岭、峡四州兵马四万人，又在长安、洛阳招募士卒三千人，以及战船五百艘，从莱州出发，横渡黄海，直逼高丽国都平壤。名将李世勣担任辽东道行军大总管，带领六万步骑，以及定居在兰、河二州的胡族降兵，进攻辽东。海陆两路大军分道同时并进，形成了合围之势，攻取高丽。
远征军陆路的各路人马在幽州会合，李世民派行军总管姜行本、少府少监丘行淹先行在安罗山督促工匠制造各种攻城的云梯、火箭、石孢等器械。远近的壮士纷纷应招从军，还有呈献所发明的攻城器具的人，多到无法计数。李世民亲自挑选，选取使用方便、制造简单的，交付姜行本按图样制造。
隋炀帝亲征高丽失败的阴影并没有完全抹掉。对于讨伐高丽，一般来说，年轻人比较踊跃，年长者大都持审慎态度。还有一些臣民至今仍然反对，影响士气，影响战备的顺利进行。李世民再次举行朝议，又御笔亲写诏书，传谕天下臣民。
“高丽盖苏文弑杀国君，肆虐百姓，其残暴实在忍无可忍。现在朕准备巡幸幽、蓟二州，兴师问罪辽东、碣石，所经之地的宿营和运输，不要过于劳费百姓。”诏书中还进一步强调：“从前隋炀帝暴虐无道，高丽国王高建武爱护百姓，用心怀怨叛的军马去进攻同心协力的军民，当然一败涂地。时过境迁，情况发生了变化。我们兴师讨伐，简而言之，必胜的道理有五条：一是以强大打击弱小，二是以正义征伐邪恶，三是以治平乱，四是以逸待劳，五是以欢欣鼓舞对付怨声载道。我们有充分正当的理由和条件，必定会大获全胜。特此晓谕军民臣等，解除不必要的顾虑。”
李世民检阅了大、小三军，进行战前动员，然后敕令各种类别的军马，以及新罗王国军、百济王国军、奚部落军、契丹部落军，分道出击，向高丽王国发起进攻。
馈运使韦挺在运送军需粮草时，事先没有勘察漕渠，六百多条粮船在卢思台搁浅。韦挺被戴上刑具押送到洛阳。李世民大发雷霆，怒不可遏，开除了他的官籍。由将作少监李道裕接替其职务。馈运副使崔仁师也因此被革除了官职。
沧州刺史席辩犯贪污受贿罪，当众斩首。李世民命朝集使都去刑场观看。他的用意十分明显，杀鸡给猴看，杀一儆百，让地方官吏知道皇法无情。
御驾亲征的筹备业已就绪，任命特进萧瑀当洛阳宫留守。羽林军飞骑即将护驾开拔，前往西天取经的唐僧玄奘来到了洛阳，请求觐见，又拖延了几天时间。
皇帝召见，与朝会明显不同，本来带有优礼有加的性质，一般情况下是个别面谈，礼仪也可以随便些。它大致分成两种情形：一是皇帝向大臣或近臣问事，或商略政务；一是普通臣民请求皇帝接待或奏事。后者要呈递“膳牌”，即皇帝在进膳时阅览牌子，选定召见对象。若属值班奏事引见的日子，由内奏事处向皇帝递呈膳牌。膳牌是用极薄的木片制成的，涂上白油粉，宽一寸，长不过尺，上端一寸左右，根据被召见者的不同身份，涂抹红黄绿等不同的颜色，呈递时便写上某官或某人的姓名。如果皇帝决定当天接待，就留下牌子，由内奏事处传知被召见者的先后及起数。要是某某需要连续奏请，还得再递牌子。皇帝召见都在饭后，地点也不固定，一般是在什么地方用膳，就顺便在什么地方召见。有时因皇帝身体不适，或者有其他事情，用膳后回銮入宫，就不递膳牌。由此可见，在朝廷供职的王公大臣可以随时召对，而朝外官员与普通臣民请求觐见相应困难许多，甚至得不到召见。
李世民对佛教并无多少兴趣，感兴趣的是希望通过玄奘了解西域及天竺的国力与民情。他很佩服玄奘本人的品学、素养、风采，及其执著的追求和不屈不挠的精神。大唐一统江山，李世民力倡文治，凡海内宿儒名士多在罗致之列，不减当年礼待秦府十八学士的做法。玄奘作为当代高僧，出国所历多年，其佛学造诣无与伦比。李世民推重儒学，旁通释典，对学问僧视若学者。他思想开明，不以本土文化排斥外来文化，不以本土宗教排斥外来宗教，实行示存异方之教的开放政策。对待佛、道两教，他的基本态度是可以宣扬，并加以利用。当然，随着时势的变迁，也各有所侧重。贞观十年以前是佛道并重。十一年开始抑佛崇道，当年二月即颁发了《道士女冠在僧尼之上诏》。晚年又转向关心佛事：一方面是受玄奘的影响；另一方面，贞观十九年前后，因废立太子酿成离散悲剧，后来征辽失败又伤了自尊心，精神衰耗，体力骤降，疾病缠身，心理状态陷入了空虚境地，以致转向从道教的方术寻求长生，同时也想从佛法中求得灵魂的慰藉。
贞观元年秋八月，玄奘抱着“求如来之秘藏，寻释迦之遗旨”的夙愿，潜出长安，偷渡玉门关，西出河西走廊，循天山北麓翻越葱岭，至北、中印度各地，遍参高僧，广求佛法，瞻仰圣迹，精究梵文，以十余年的时间，走访了大大小小一百多个国家和地区。然后在天竺的那烂陀寺向戒贤大师请教种种疑问，潜心钻研，尽窥瑜伽学派的底蕴，成为其首座弟子。戒日王设法会于曲女城，由他担任论主，讲经十八日，提出《制恶见论》一千八百颂，元有诘难，佛国服膺，被称为“大乘天”。贞观十七年初，玄奘以二十二匹宝马满载佛像、佛具和佛典等，跋山涉水，穿越以人骨或兽骨当作“路标”的大沙漠，不顾寒暑，历尽千辛万苦，于次年春夏间到达于阗，遣人上表朝廷，申述自己的奇迹般的经历，得到了李世民的垂青。朝廷特别下达敕文：“于阗等道使诸国送师人力鞍乘，应不少乏。令敦煌官司于流沙迎接，鄯善于且末迎接。”贞观十九年正月初八日，玄奘一行回到了长安。
留守房玄龄亲自率领朝臣迎接，僧、俗、士、庶莫不争先恐后夹道欢迎，焚香散花，顶礼膜拜。在朱雀门南，玄奘把带回来的物件公之于众，参观的人络绎不绝。他西天取经，历时十九年，行程五万余里，克服了大苦大难，完成夙愿。本人由二十四岁的年轻和尚变成了四十三岁的中年僧侣，誉满归国，带回经典六百五十七部，以及若干佛像、舍利和花果种子等，开创了中印文化交流史上的新篇章。