敦礼前往郁督军山与之议和，因薛延陀残部摇摆不定。
李勣发兵出击，斩首五千余级，俘获男女三万余人，薛延陀灭亡，唐朝准备集兵于贞观二十三年再一次大规模攻打高句丽。
李勣转任太常卿，仍任同中书门下三品，拜太子詹事。
次年，唐太宗卧病，攻打高句丽的预定计划搁浅，并开始准备太子即位事宜。
唐太宗贬李勣外任叠州都督，嘱咐李治即位后升任他为仆射，使李勣蒙恩为其所用。
唐太宗离世，唐高宗李治即位，次月便召李勣入朝，拜为洛州刺史，加封开府仪同三司。
在唐高宗执政期间，李勣受到重用，永徽四年被册拜为司空，唐高宗还下诏特许李勣乘小马出入三省。
唐高宗欲废王皇后而立武昭仪，遭到长孙无忌、褚遂良等顾命大臣的反对，李勣则认为这是天子家事，他人不应干预，唐高宗为此坚定了废后决心。
此后，李勣愈发得唐高宗以及武皇后的信任。
唐廷正式实行两京制，李勣跟随唐高宗迁居东都洛阳，途中染病，唐高宗亲自慰问。
唐高宗封禅泰山时，李勣为封禅大使。
高句丽权臣渊盖苏文病逝，其子泉男生接任他的职位，继续执掌高句丽国事。