贞观四年，李靖平定北突厥，西域的伊吾城主以其所属的七座城池归降大唐帝国，唐朝廷以其地置西伊州。同年，西域的高昌国王麹文泰到长安朝见唐太宗。
伊吾的归降与高昌国的入朝，打开了大唐帝国经略西域的大门。
高昌国为什么迫不及待地向大唐王朝示好呢？麹文泰有自己的考虑。
原来西域诸国通往中原的道路，本来有两条通道。一条是南道，是经过大碛路，也就是穿过白龙堆沙漠，然后经玉门关进入河西走廊。在这条通道上，原来有一个非常有名的国家，就是楼兰国，但是不知什么原因，楼兰古国神秘消失，所以这条通道便废弃不用了。
另一条就是北道，须经高昌国境（汉代车师国），再从高昌折往河西走廊，因而可以说高昌国占据了这条交通要道。如今大唐帝国一统天下，丝绸之路又开始繁荣，对于这条闻名世界的贸易商道，高昌占尽地利，垄断西域与大唐的商业贸易。
贞观六年（632年），西域国家焉耆派遣使者到唐帝国长安进贡，同时向唐太宗提出要重新开辟南道，即通过白龙堆沙漠的大碛路，将此路作为丝绸之路上的咽喉要道。唐太宗十分高兴，答应了焉耆国的请求。高昌国王麹文泰不干了，大碛路一旦开通，高昌国在丝绸之路的地位将大受影响，这岂不是断了高昌国的财路？
不行！麹文泰越想越恼怒，非得好好教训一下焉耆国不可。他派军攻打焉耆国，大掠而归。
到了贞观十二年（638年），高昌国又伙同西突厥的处月部落与处密部落，对焉耆国发动战争，攻占五座城堡，烧毁城内的房屋，掳掠了一千五百人。由于高昌国的破坏，大碛路一直未能得以复通，所以西域诸国使者、商人前往唐帝国时，仍然要经由高昌国。
随着西域各国使者前往大唐朝贡人数的增多，这些国家直接与大唐帝国发生贸易往来，使高昌的中转贸易蒙受损失。麹文泰又私下搞小动作，多次阻挠西域诸国使者通过高昌国。
高昌国攻打焉耆国已经令唐王朝十分恼怒了，没想到高昌国自恃有西突厥的撑腰，又打起了伊吾的主意。伊吾与高昌相接壤，位于其东部，此时已经归附大唐，改称“西伊州”，贞观十三年（639年），高昌国王麹文泰联合西突厥的军队，共同侵入伊吾。
唐太宗李世民怒不可遏，下诏严厉谴责麹文泰，同时要求麹文泰让高昌国的权臣阿史那矩出使长安城，准备商议解决方案。阿史那矩是突厥人，估计高昌国联合西突厥打击其周围国家的政策，便是这位阿史那矩的主意。
当唐朝使者抵达高昌时，麹文泰却不肯认错，反倒对唐朝使者说：“鹰飞于天，雉伏于蒿，猫游于堂，鼠噍于穴。各得其所，岂不能自生邪？”不仅如此，麹文泰还派使者到薛延陀国，对真珠可汗说：“你既是可汗，与天子平起平坐，又何必要向唐朝使臣下拜呢？”
麹文泰拒绝派遣阿史那矩，而是改派长史麹雍出使唐王朝。
麹雍到达长安后，唐太宗召见他，批评高昌国侵略伊吾、阻挠诸国使臣入唐、挑拨唐与薛延陀国的关系等等。最后，唐太宗以严厉的口气威胁道：“为恶不诛，善何以劝！明年当发兵击汝。”态度非常强硬。
此时薛延陀国尚未与大唐交恶，真珠可汗听到此事后，赶紧出来表明态度。虽然高昌国从中离间，但是薛延陀仍然奉大唐为宗主国，真珠可汗派使者通告唐太宗：“我国受大唐恩惠很多，无以为报，请允许我发兵作为前锋，进击高昌国。 ”
这年（639年）年末，唐太宗再下一道诏书，给麹文泰详细分析了与大唐帝国对抗的后果，希望他能够悔过，放弃与大唐对抗的立场，并且前往长安城。麹文泰拒绝了，他在高昌国高筑城墙，深挖壕沟，准备螳臂挡车。
唐太宗之所以要对高昌诉诸武力，最重要的原因，乃是高昌在大唐对外贸易中的重要地位。河西走廊是丝绸之路的第一段，为了河西走廊的安全，唐帝国已经消灭了来自祁连山以西吐谷浑的威胁；出了河西走廊，便是高昌地界。高昌便是汉代的车师国，独特的地理位置决定其成为兵家必争之地，在汉武帝至汉宣帝时，汉与匈奴反复争夺车师，前后计有六次战争。后汉时代，这个地方同样是反复争夺之地，耿恭守疏勒城，亦在此地。所以高昌是进入西域的门户，是大唐与西方贸易的重要节点，是不可不争之地。
为什么高昌国以弹丸之地，敢于螳臂挡车呢？麹文泰有自己的分析。
首先，高昌距离长安路途遥远，沿途要经过沙漠与戈壁，行军十分困难。固然，唐在河西走廊一带有驻军，但是麹文泰前些年入朝，经过河西走廊时，发现经过隋末战争以及吐谷浑多次袭扰破坏，这一带的城郭都十分萧条，守军也少，远不及隋朝时的规模。因此麹文泰判断唐军如要大举出兵，兵力必将出自遥远的关中。唐军如果出兵在三万人以上，那么在粮草转运上会出现极大的困难；如果兵力在三万人以下，麹文泰自信可以击败唐军的进攻。因为这些年来，高昌大力修筑坚固的城墙，加强防御的力量，只要可以固守城池二十日，唐军的粮草必将耗尽，到时可不战而胜。
其次，麹文泰手中还有一张王牌，便是西突厥的援助。高昌与西突厥建立战略同盟关系，一旦任何一方有急，另一方必须要出兵相助。这样一来，大大增强麹文泰战胜唐军的决心。
唐太宗决定对高昌发动军事打击。
贞观九年（639年）十二月，在吐谷浑战争中表现卓越的侯君集被任命为交河行军大总管，薛万均为副总管，辖下的将领还包括赵元楷、阿史那社尔等人。次年（640年），远征军踏上了通往高昌的路途。
西北恶劣的自然环境给唐军的行军带来不少困难，但是经历过征战吐谷浑万里转战的侯君集、薛万均等人并没那么容易被难倒。唐军的后勤补给能力与吃苦耐劳的本领，远远出乎麹文泰的意料。唐军进军神速，穿越高昌南部的沙漠地带，进入到高昌境内。
麹文泰一下子失去信心了。很显然他是个对历史不了解的国王，数百年前的大汉帝国便可自由出入此地，何况现在的大唐帝国呢？大唐军队大兵压境，麹文泰陷入深深的恐惧之中，惶惶不可终日，竟然一病不起，唐军还未兵临城下，便去世了。
值得一提的是，麹文泰是个崇尚佛法之人，在玄奘西行过程中，对玄奘大师提供了大量的帮助，在中印文化交流史上，麹文泰应该占有一席之地。
麹文泰死后，其子麹智盛继位。因为国君新丧，高昌国各地的官员都前往都城高昌城参加丧礼。唐军此时兵抵柳谷，诸位将领对统帅侯君集建议说：“现在我们突袭高昌城，便可将高昌重要人物一网打尽。”
侯君集摇摇头道：“不可以这么做。皇帝正是因为高昌国不守礼义，故而令我前往讨伐。如今在高昌国王的陵墓之前发动袭击，这不是吊民伐罪的正义之师。”于是下令大军调转方向，不向高昌城进军，转而进攻另一座城池田城。
到了田城城下之后，侯君集劝城内守军投降，但守军拒不投降，侯君集便下令发动强攻。这是一场实力悬殊的战斗。虽然田城守军作战非常勇敢，但是城池仍然在半天的时间内被攻克，城内七千余人都被唐军俘虏。
等到高昌城内为麹文泰举行的国丧结束之后，侯君集开始调兵遣将，进击高昌城。中郎将辛獠儿率部担任先锋，在城外与高昌守军相遇，经过一番血战，高昌军队抵挡不住，退入城内。
新任高昌王麹智盛写了一封信给侯君集，信中道：“先王麹文泰得罪唐朝天子，现在上天已经惩罚他了。我继承王位时间尚短，不应承担此责任，阁下还是发慈悲之心，勿加罪于我。”侯君集给麹智盛回复一封信，其中写道：“阁下倘若诚心悔过，当自缚前来我大军营前投降。”麹智盛不干。
在此之前，为了备战，高昌城的防御工事大大增强，包括对城墙加高加厚加固，在城外挖壕沟。但是这些防御工事，仍然不足以抵挡唐军的进攻。唐太宗预计高昌之役将是一场攻坚战，所以在侯君集远征军中，配备了善于制造攻城器械的工程师，其中最著名的人物是姜行本。
姜行本是一位非常了不起的人物，是唐初首屈一指的建筑工程师与武器制造专家。他曾经主持修筑了九成宫、洛阳宫，被任命为将作大匠。在高昌战役发起前，唐太宗命他先于大军抵达伊州，负责制造攻城器械，包括云梯、撞车、抛石机、巢车等先进的改进型武器。高昌之所以被顺利攻破，实得力于姜行本的这些武器。战后，唐太宗曾下诏表彰姜行本在此役中的杰出贡献，全文如下：“攻战之重，器械为先，将士属心，待以制敌。卿星言就路，躬事修营，干戈才动，梯冲暂临。三军勇士，因斯树绩；万里逋寇，用是克平。方之前古，岂足相况！”
我们来看看侯君集是如何利用这些先进武器击破坚固的高昌城。
首先要对付高昌城外巨大的壕沟，这个并不难。唐帝国的城池，一般有一道护城河，但是对于西域国家，由于干旱缺水，在壕沟内注水成为护城河并不容易，所以高昌城外的壕沟，其实只是阻滞性的防御设施，根本没有办法阻挡唐朝大军的进攻。侯君集命士兵砍伐树木，充填壕沟，再填上土，这第一道防线便失去意义。
唐军越过壕沟之后，开始对高昌城发起猛攻。
由姜行本设计的改进型投石机在此役中发挥了重要作用。古人们很早便知道以杠杆原理制造投石机，投石机的发明历史相当悠久，估计周代时便出现了，后来逐渐成为攻坚战中的一种重型远程武器。
投石机的动力采用人力，即在杠杆一方设置许多线索，称为炮索，在投入使用时，由壮勇之士各执一炮索，一起用力猛拉，以瞬间的爆发力将杠杆另一端的巨石抛出。投石机威力的大小、射程的远近，除了跟投石机的规模大小有关之外，还与炮索的数量密切相关，炮索数量越多，其动力就越大。对于一个优秀的武器专家来说，还要考虑炮索的位置，杠杆两端长度的最佳比例等等，虽然史料没有明确记载姜行本改造武器的细节，但是从唐太宗对他的高度评价中，可以得知他所改进的武器，无疑代表了当时武器制造的最高水平。
为了使投石机的打击更准确，必须要有观察台，以便随时报告投石机的攻击情况。在高昌战役中，侯君集动用了几部巢车。巢车其实是观察车，高十余丈，用硬木制成移动观察箱，人躲在观察箱内，用绳子将观察箱拉到巢车上面，就像筑鸟巢一样，故称为巢车。由于巢车观察箱比城墙还要高，可以看清城内敌军的动态，观察员将城内的军事目标通知给投石手，投石车便抛出巨石猛砸过去。观察员还得观察投石所落之处与打击目标的偏差，再通知投石手，调整打击的角度与力度。
凡被巨石砸到者，莫不粉身碎骨，城内守军与百姓不得不躲进房内或掩体内，非常被动。同时弓弩手万箭齐发，把城头守军打得抬不起头，这时唐军的撞车又出击，猛撞高昌城的城墙，城墙坍塌数丈。
在唐军猛烈的攻势之下，高昌守军既不能组织进攻，也无防守之力。唯一的希望，就寄托在盟友西突厥军队的支援了。
西突厥的援军在哪呢？正在高昌城北部的可汗浮图城。可是西突厥此次出兵援助高昌，只是做个样子罢了，并没想与唐军正面交锋，为什么呢？因为这时西突厥国内有些混乱，出现南、北汗庭的对峙局面。
出兵援助高昌的是西突厥的南汗庭，南汗庭的沙钵罗叶护可汗主要精力要对付北汗庭的进攻，在这种情况下，当然不愿意卷入与强大唐帝国的战争之中。
对高昌人来说，这注定是无望的期待。
唐军的凌厉攻势，令西突厥人也感到震惊。南汗庭的沙钵罗叶护可汗还没等高昌战役结束，便急急离开可汗浮图城，将守城的任务交给大将欲谷设。欲谷设不仅没有援助高昌，反倒将可汗俘图城拱手让给了唐军。
如此一来，麹智盛穷途末路了。八月八日，高昌城举旗投降。
侯君集又派兵分略高昌各城，占据了二十二座城池，共有人口一万七千七百人。高昌国至此灭亡。
在讨伐高昌的过程中，侯君集得到了焉耆军队的帮助，在高昌被击破之后，侯君集将高昌所占领的焉耆土地全部归还给了焉耆国，并且遣送回被高昌所俘虏的焉耆百姓。
高昌之战是一场具有非凡意义的战争，也是打开西域大门的一场重要战争。
它意味着汉之后，中国的势力再次挺进到这个区域，为西域最终成为中国领土不可分割的一部分，打下坚实的基础。
十二月，侯君集凯旋，在观德殿献俘。唐太宗李世民大摆庆功宴，以慰远征功臣侯君集等人，同时全国各地尽情饮酒吃肉，狂欢三日，可见此役在唐太宗眼中的重要性。被俘的高昌国王麹智盛，被封为左武卫将军、金城郡公，这种优待俘虏的做法，是唐初在残酷战争中的人道主义体现，也是文明的表现之一。
然而，庆功宴酒杯刚落，对侯君集等人的清算就开始了。
侯君集击破高昌之后，自己率先捞足油水，将高昌王宫中的金银财宝据为己有。结果呢，唐军将士一听说主帅率先捞好处，便个个也大肆掠夺，作为统帅的侯君集，上梁不正下梁歪，没办法阻止。唐朝监察官员对侯君集进行弹劾，唐太宗下令将他逮捕，关押审查。
中书侍郎岑文本上书唐太宗，请求宽恕侯君集，他说道：“侯君集胜利凯旋还不到十天，就被逮捕关押，虽说是他违反法令，咎由自取，可是天下人却会认为陛下只记其过，不念其功。大将出征，最重要是要克敌制胜，能够打胜仗，虽贪可赏，如果打败仗，虽廉可诛。汉朝的李广利、陈汤等将领，也是被指责犯有过失，可是仍然受到皇帝的封赏。从历朝历代来看，作为将领，大多数是贪财的，真正廉洁的人很少。请求陛下能录其微薄的功劳，而忘其大过。”
鉴于侯君集战功赫赫，为国家出不少力，唐太宗最后还是下令释放侯君集。
另一位远征军将领薛万均也遭到弹劾，指责他与高昌妇女淫乱，这淫乱算什么罪呢？其实就是强奸妇女，薛万均抵赖不认。有关部门把涉案的高昌妇女交给大理寺，准备与薛万均当场对质。
此时有一个人跳出来阻止了，这个人就是魏征。
魏征对唐太宗说：“真是荒唐，让帝国的大将军与亡国的女人在大理寺，当着朝廷官员的面来对质床上私情，尊严何在？如果此事属实，对帝国来说，也没什么益处；如果此事纯属乌有，闹得沸沸扬扬，让帝国大将军蒙羞，那么损失就大了。”
唐太宗听从魏征的建议，下令释放薛万均。
从侯君集与薛万均两个案件来看，贞观后期的法制观念有所弱化了。虽然这两个案件情有可原，可是一旦法律制度被弱化，这种法外开恩的做法就会被无限制地放大，并最终将法制完全让位于君主的随心所欲。虽然唐初的法律制度不可谓不健全，但不过三代，在武则天时代已完全崩塌，溯其源流，便是这种法外之恩。
如何处置高昌国呢？唐朝高层有不同的看法。唐太宗欲在高昌设立州县，直接纳入唐王朝的管辖。魏征持反对意见，认为应该像处置吐谷浑那样，保留其国家，另立其国王，他认为：“如果在高昌设州县，必须要有一支上千人的军队驻守，每年要换几批人轮戍，路途遥远，士兵们会有不少人死于途中，且要远距离提供费用，如此一来，陇右之地将来耗费极大，可是我们却没法从高昌得到一点粮食或布匹，置高昌为州县，百无一用。”
显然，魏征只看到占据高昌之后，军费开支将增大，却没有像唐太宗那样敏锐地发现高昌对于大唐与西域的贸易交通的重要意义。唐太宗坚持己见，在高昌设西州，又在可汗浮图城设庭州。这样，大唐的疆域拓展到塔里木盆地的东侧，占据了高昌这个战略要地，并且在交河城成立了类似汉代西域都护府的机构——安西都护府，负责管理西域事务。
大唐帝国走出了经略西域的重要一步。