会昌二年三月二十三日
张仲武不等朝廷回信，准备先剪除回鹘人两个重要的助力，以便后面计划的顺利。
随即派麾下大将石公绪领本部骑兵三千人，汇合朱邪赤心所部一万骑军，兵进回鹘东面的附庸契丹、奚族两部。
经过十数日的突袭，唐军击破二部联军数万，尽杀回鹘监使八百余人。
并报请朝廷批准，请设单于都护，再次恢复了唐王朝对两个部落民族的管辖。
得知后方被袭，回鹘大军顾不得河北骑兵的生死，急忙引军北撤。
随着回鹘军的回归，数万回鹘士兵身死河北的消息传遍草原各地，回鹘汗国震动。
损失了劳动力的诸多大部，借此对撤兵返还的乌介可汗发出诘难，请求可汗庭赈灾。
乌介可汗拒绝，并斩杀逃回国内的大将那颉啜。
那颉啜得到内报，率领败军七千余帐向东逃去，被乌介可汗派遣追兵擒获斩杀。
六月
乌介可汗之弟咀没斯发动宫廷政变，被乌介可汗察觉失败，率特勒、宰相等两千余人归顺唐廷。
李炎大喜，下诏任命其为左金吾大将军、怀化郡王。
得到咀没斯的内情，李炎在李德裕的建议下命令刘沔、张仲武等人提前发动北伐。
八月
朝廷诏令征发陈州、许州、徐州、汝州、襄阳等地屯兵进屯太原和振武军、天德军等防地，待来春出兵回鹘。
以张仲武加官检校兵部尚书，充任东面回鹘招抚使，指挥卢龙行营军及奚族、契丹族、室韦族诸军。
以刘沔加官检校左仆射，充任回鹘招抚使，指挥河东行营军及沙陀部诸军。
以金吾上将军李忠顺为振武节度使，充任西面回鹘招抚使，指挥振武、天德诸军。
会昌三年正月
探听得唐人准备来年出征草原，乌介可汗决定先发制人，于是兵临振武。
刘沔闻之即遣麟州刺史石雄、都知兵马使王逢、经略兵马使白晋平率沙陀朱邪赤心三部及契苾、拓跋诸部三千精骑兵袭击回鹘牙帐，自己则亲率大军随后跟进。
正月十日，石雄到达振武城后，派人从城里向城外挖凿十余条地道，于半夜引兵从地道杀出，直攻可汗牙帐。
等到唐兵进至其帐下，回鹘兵才发觉，乌介惊慌失措，弃辎重逃走。
石雄率兵追击，让回鹘得不到机会重整旗鼓。
振武节度使李忠顺见状领兵出城，随后跟进。
十一日，石雄、朱邪赤心所部数千骑兵，于杀胡山拦住北遁回鹘军主力数万人。
双方杀得昏天黑地，血流成河。
午时三刻，后续跟进的振武军至，不久从幽州出塞的卢龙军亦至，唐军大胜，斩首万级，收降近两万。
乌介可汗被指挥使白世奇一枪刺伤，拍马而逃，仅带数百骑向东北方向逃去，归附黑车子族。
其溃散部队多向河东、幽州各路唐军投降，并护送咀没斯回国继承汗位，向唐廷称臣纳贡。
至此，玄宗之后气焰愈加嚣张的回鹘人被狠狠地打压，大唐北部边境稍为安定。
二月
李炎命李德裕亲自撰文于蓟北立《纪圣功铭》，以煊赫武功，昭示后世。
论功，李炎加张仲武检校尚书右仆射衔。
李忠顺加检校兵部尚书，加镇丰州，领天德、振武两军。