六月十一日，勘界完成，吐蕃宰相尚钦藏到长安呈献结盟文书。

吐蕃把和谈结盟做的非常真实，体现出他们渴求和平的诚意，而实际上早在边境集结重兵，企图趁大唐不备发动袭击。

好在玄宗采纳了解琬意见，已经有所准备。

得知吐蕃进犯，玄宗重新起用薛讷，让他以平民身份代理左羽林将军，兼任陇右防御使；并安排右骁卫将军常知运、太仆少卿王晙做他副手，共同对付吐蕃。

吐蕃没有达成战役行动的突然性，只得与唐军在边境线上形成对峙状态。

十月初，吐蕃再次挑起事端。玄宗下令进攻，王晙与所部两千将士自中受降城（今内蒙包头西）赶来参战。

此时，吐蕃的十万军队在岔达延指挥下，屯驻于大来谷（甘肃临洮西北）。薛讷的唐军在距大来谷以东二十余里的武街城驻扎，王晙则位于大来谷以西。

王晙若想与薛讷会合，必须穿越吐蕃大营。如果单从兵力规模上看，无异于天方夜谭。

但这难不倒足智多谋的王晙，他精选七百勇士，把他们分成前后两队，打扮成胡人模样，趁夜潜入敌营附近。

前军接敌时大声呼喊，后军听到后擂鼓响应。原本静谧的原野上，突然战鼓轰鸣、喊杀震天。

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在睡梦中惊醒过来的吐蕃，以为大唐主力已到，惊慌恐惧中不辨方位的四处乱窜、自相残杀，死伤万余人。

薛讷听到动静率兵助战，前后夹击之下，吐蕃大败。坌达延率领残部向洮水（甘肃临洮西北）方向逃窜，唐军穷追不舍，双方于长城堡（甘肃临洮西北）展开激战，唐军再次大败吐蕃，斩首一万七千余级。

吐蕃背水一战，誓死顽抗。唐军前锋王海宾不幸陷入重围，力战而死。薛讷带领主力赶来，趁势发起猛攻，吐蕃死伤数万，横尸遍野，狼狈逃回国境。

唐军大胜的消息传到朝廷，玄宗喜不自胜，命令中书舍人倪若水赶赴前线，记录诸将功勋。

薛讷因功正式升任左羽林将军，恢复了平阳郡公爵位。

王海宾之子王忠嗣刚满九岁，玄宗怜他年幼，授予他朝散大夫、尚辇奉御的官职，把他收养于宫中。成年后的王忠嗣没有辜负玄宗的养育之恩，成为大杀四方的名将。

吐蕃是大唐建国以来最为难缠的对手，当年薛讷的父亲薛仁贵号称勇冠三军，也在大非川一役中遭到惨败，十余万唐军几乎全军覆没。这次唐军在薛讷指挥下完胜吐蕃，取得了近十余年来对吐蕃作战的最大胜利，也算替父亲出了口恶气。

玄宗没有因薛讷的第一次失利而彻底否定他，给了他翻盘的机会，足以证明玄宗用人不疑的高超眼光。