唐军乘胜追击，直捣敌人巢穴，斩首数千级，缴获驼马牛羊二十万头，一直追到河源（今约古宗列渠），吐谷浑可汗慕容伏允虽然一时逃脱，却走投无路，后来在绝望中自缢身亡。
捷报传来，唐太宗派使臣在大斗拨谷（今祁连山扁都口）犒赏三军，薛万均自恃汉将身份，竟然恩将仇报，窃取契苾何力的战功，契苾何力怒火中烧，准备砍掉薛万均的脑袋泄愤，
众人极力劝阻，才未酿成流血冲突。唐太宗得知真相以后，十分恼怒，他要剥夺薛万均的官职给契苾何力，契苾何力却说出了一番大道理，
“如果因为我的缘故严惩薛万均，恐怕蕃将会认为皇上重胡轻汉，只会助长蕃将的诬告之风，夷狄无知，会以为汉将都会象薛万均这样，
对朝廷产生疑虑，这不是有利于国家安宁的事情”，唐太宗为契苾何力的心胸所感动，原谅了薛万均的一时糊涂，对薛万均从轻处置。
贞观十三年（公元639年），唐太宗以高昌国隔断西域朝贡为理由，派侯君集带领数万大军出征，薛万均担任先锋，
一路势如破竹，高奏凯歌，高昌国王鞠智盛在唐军的强大攻势下被迫投降，鞠氏高昌从此成为历史名词，大唐在高昌旧地设置了安西都护府，
天山以南的龟兹(今新疆库车)、疏勒(今新疆喀什)、于阗(在今新疆和田)、焉耆(在今新疆焉耆)四个军镇都在安西都护府的管辖之下，唐高宗显庆年间，
安西都护府的治所移到龟兹，天山以北的西突厥旧地也归于安西都护府的管辖。
薛万均因平灭高昌的战功进封潞国公，很快他就受到朝臣的弹劾，说他与高昌女子有染，唐太宗准备追究这件事，
魏征予以劝谏，“君使臣以礼，臣事君以忠，现在让薛万均与一个亡国女子对质fēng_liú韵事，即使事情属实，也是小事而已，如果只是传言，会产生很不好的影响”，唐太宗听从其言，不再理会这件事。
唐太宗游览芙蓉园，薛万均因为“清宫不谨”而下狱，他气愤难当，竟至忧死，唐太宗十分悲痛，将薛万均陪葬昭陵，以示恩宠。后来唐太宗在宴会上赏赐群臣貘皮，
叫到薛万彻的时候却喊成了“薛万均”，唐太宗心有所感，“薛万均是朕的勋旧之臣，现在突然叫出他的名字，莫非是死者地下有知，也想得到这赏赐”，
就让人烧掉一张貘皮，给薛万均“寄去”，在座众人无不感叹一代帝王的至情至性。
由于唐朝将归降的东*突厥部众安置在漠南地区，
引起了薛延陀（铁勒诸部之一）的强烈不满，贞观十五年，薛延陀入侵居于漠南的李思摩部落，李思摩抵挡不住，向中央政府频频告急。公元641年，薛万彻作为副将，跟随徐世勣讨伐薛延陀，
唐军的六千骑兵与二十万薛延陀军在诺真水一带（今内蒙古乌兰察布市境内）展开激战，
在这里，唐军领教了薛延陀军独出心裁的战法，他们五人为一组，四人在前面冲锋陷阵，一人在后面看守战马，如果己方人员战死，
看马人就带走马匹，不让马匹落入敌人手中。刚接战时，薛延陀军流箭如雨，唐军的很多战马被射死，徐世勣命令大家下马步战，唐军手持长槊，
气势如虹，与薛延陀军展开殊死搏斗。在徐世勣的授意下，薛万彻带领数百骑兵绕到敌后，将看马人和战马统统俘获，切断了薛延陀军的后路。
唐军一鼓作气，斩首三千级，俘敌五万余人，缴获战马一万五千匹，取得了辉煌的胜利。
公元646年，唐军扫灭薛延陀，大唐的版图扩张到了贝加尔湖的大漠南北，在这里设置了安北都护府，管辖漠北的铁勒诸部。薛万彻由于战功显赫，改封左卫将军，他的一个儿子被封为县侯，
皇帝将自己的妹妹丹阳公主嫁给薛万彻，加封薛万彻为驸马都尉，后又升为代州都督、右武卫大将军，唐太宗曾对别人说道，
“当今名将，只有徐世勣、李道宗、薛万彻三人，徐世勣、李道宗就算不能大胜，也不会大败，薛万彻如果不是大胜，必定大败”。
贞观二十二年，唐太宗任命薛万彻为青丘道行军总管，带领偏师三万征讨高丽国，大军乘楼船出海，渡过鸭绿水(今鸭绿江)，
在大行城与上万高丽步骑激战，唐军斩高丽悍将所夫孙，很快就抵达了泊汋城（今辽宁丹东东北），在泊汋城下把上万高丽守军打得落花流水，
高丽全国震动，三万援军赶来与唐军对决，却被唐军打得溃不成军、拼命逃窜。在唐军的不断骚扰下，高丽国粮食欠收，民生凋弊，陷入了大厦将倾的惶恐之中。
薛万彻虽然节节胜利，个人性格上的弱点却为众将所不容，有人上书说他骄横拔扈，“任气不能下人”，唐太宗念及他的功劳，只是对他出言劝告，自己将上呈的书信烧掉。
副将裴行方告发薛万彻对朝廷心存怨望，徐世勣认为事态严重，要求唐太宗处罚薛万彻，
“薛万彻高官显爵，位至大将军，又是公主的丈夫，却心怀不平，其罪该杀”，唐太宗是个念旧的皇帝，当然不想要薛万彻的命，他将薛万彻免官徙边，
过了没多久，薛万彻就遇赦而还。唐高宗永徽二年，薛万彻被授予宁州刺史，入朝后，他与房遗爱关系密切，常在一起打猎，
房遗爱是已经去