不料，刚搞定西突厥反叛头目，还没来得及喘口气，东突厥的阿史德温傅、阿史那奉职二部落也反了，立阿史那泥熟匐为可汗。东突厥的这一次反叛，声势更加浩大，因为据《新唐书》记载，响应反叛的，竟然包括单于都护府所辖的全部二十四个州，叛军人数多达几十万！
朝廷先是派单于都护府长史萧嗣业率军征讨，但萧嗣业根本不是对手，大败而归。唐高宗只好再次把目光盯上裴行俭，命他为定襄道行军大总管，率军平叛。
志在必得的唐高宗，竟然“给”了裴行俭三十多万人马，包括太仆少卿李思文、营州都督周道务等部的十八万人，以及西路军的程务挺、东路军的李文暕等的十二万人，浩浩荡荡地扑向叛军。
按照《新唐书》的说法，之前萧嗣业之所以失败，其中很大一个原因是运输军粮时多次被敌人抢走，不少士卒被饿死，战斗力大减。裴行俭估计敌人肯定会故伎重演，便准备了三百车假粮，让比较瘦弱的士兵拉着走。每辆粮车里，各藏了五名打仗厉害的士兵，每个士兵都带着斩马的长刀和强劲的弓弩。