阿史那社尔率领唐协军攻占焉耆城后，一时间，整个西域都震动了，七百多座城池纷纷向唐协军投降，自汉末以来，分离400年后，西域重新回到了中华版图内。这片土地远超今天新疆的面积，其疆域更是超出帕米尔高原，唐朝的势力范围直达中亚，达300万平方公里。
正当唐协军为攻克焉耆城及活捉乙毗射匮可汗，而欢呼雀跃时，从龟兹国传来一个噩耗：安西都护郭孝恪被杀，龟兹城又陷落了。
原来情况是这样的：龟兹城之战，龟兹国前国王布失毕率轻骑逃亡到焉耆城，国相那利也只身逃走。阿史那社尔率军追击布失毕，就让郭孝恪留守龟兹。不久，国相那利暗引龟兹国其他城邦的兵马万余人，偷袭龟兹城。
当时，郭孝恪认为龟兹城内还未稳定，便在城外扎营，当有龟兹人劝告他小心、防备龟兹国相那利时，他没有当一回事。国相那利就暗中与城内降兵勾结，潜入城中，并大声鼓噪。郭孝恪这才察觉，于是率所部千余人，进入城中与龟兹降军交战。
这时，城中降兵都响应国相那利，攻打郭孝恪所率的唐协军，郭孝恪率军殊死战斗，可惜唐协军人数处于绝对劣势，郭孝恪在西门中流箭而亡，儿子郭待诏也一同战死。
阿史那社尔听闻郭孝恪的噩耗，立即率军回援龟兹城平定叛乱，斩杀龟兹国相那利。
贞观二十二年（公元648年）七月十六日，阿史那社尔率军班师还朝，将乙毗射匮可汗、龟兹国王布失毕、于阗国王伏阇信在承天门下献俘。
李世民率阿史那社尔等出征将领到太庙行“待告礼”后，在归德殿召见了出征将士及三位国王俘虏。
李世民下诏命：
“加封毕国公阿史那社尔为镇军大将军，加食邑增至2500户；
加封柱国契苾何力为左骁卫大将军、郕国公，加食邑增至2000户；
加封侍中袁天纲为特进、襄州郡公，封食邑1000户，赐正二品紫色官服、三梁冠、金玉带十三銙、金鱼袋、象笏；
加封灵州都督薛万彻为右武卫大将军，赐正三品紫色官服、三梁冠、金玉带十三銙、金鱼袋、象笏；
加封沙州刺史苏海政为辽州都督，赐从三品紫色官服、三梁冠、金玉带十三銙、金鱼袋、象笏。”
至于西域善后一事，李世民下诏：
“大唐在西域设立了安西都护府，驻军安西四镇：龟兹、于阗、疏勒、焉耆。”
李世民得知郭孝恪死讯，责备郭孝恪不加警戒，以致丧命，剥夺其官职，后又怜悯其战死沙场，便为他举哀。
因阿史那贺鲁战场起义及协助抓获乙毗射匮可汗、龟兹国王布失毕有功，李世民下诏：
“设置瑶池都督府，隶属于安西都护府，封阿史那贺鲁为左骁卫将军、泥伏沙钵罗可汗、瑶池都督，赐给他鼓纛，负责管辖焉耆城及处月、处密二部。”
同时，李世民还宽宏大量的赦免了三位国王俘虏，并下诏：
“封乙毗射匮可汗为右武卫将军；
封龟兹国王布失毕为左武卫中郎将；
封于阗国王伏阇信为左武卫将军。”