此次薛仁贵回到山上，便于郑仁泰，兵分两路去打仗。
薛仁贵知道杨清心被抓走，皇上那边，恐怕不好交代。一路挺进，中途都不带休息的。
到了天山，一鼓作气，，士兵士气高涨。没想到，那九姓铁勒就在天山上等着会薛仁贵的大部队。
薛仁贵也不退让，连发三箭，还不等对方反应，便三箭全部击中三人。一时间九姓铁勒，被唬住了，震动边疆。纷纷投降。
这也是薛仁贵所没有预料到的，这仗还没打呢，倒都投降了！，把薛仁贵高兴的就与这些人谈判，要求放了杨清心。
谁知那铁勒，硬说早就放了杨清心，薛仁贵不相信。一气之下杀了不少投降的俘虏。又把那铁勒女孩，铁观音纳为妾才甘心。
《旧唐书》卷八十三〈薛仁贵列传》
薛仁贵，绛州龙门人。贞观末，太宗亲征辽东，仁贵谒将军张士贵应募，请从行。至安地，有郎将刘君昂为贼所围甚急，仁贵往救之，跃马径前，手斩贼将，悬其头于马鞍，贼皆慑伏，仁贵遂知名。寻又领兵击九姓突厥于天山，将行，高宗内出甲，令仁贵试之。上曰：“古之善射有穿七札者，卿且射五重。”仁贵射而洞之，高宗大惊，更取坚甲以赐之。时九姓有众十余万，令骁健数十人逆来挑战，仁贵发三矢，射杀三人，自余一时下马请降。仁贵恐为后患，并坑杀之。更就碛北安抚余众，擒其伪叶护兄弟三人而还。军中歌曰：“将军三箭定天山，战士长歌入汉关。”九姓自此衰弱，不复更为边患。
释义
薛仁贵“发三矢，辄杀三人，于是虏气慑，皆降”，于是军中歌曰：“将军三箭定天山，壮士长歌入汉关”。后以“三箭定天山”谓大将武艺高强，声威服人。
宋辛弃疾曾书，《江神子·和陈仁和韵》词：“却笑将军三羽箭，何日去，定天山。”
明无名氏《赠书记·对阵留情》：“效螳螂当车怒暂，管须臾折冲，三箭定天山
定天山，战士长歌入汉关
龙朔元年（661），铁勒进犯唐边。薛仁贵为铁勒道行军副大总管。出发前唐高宗宴请将士，席间唐高宗对薛仁贵说；“古善射有穿七札者，卿试以五甲射焉。”薛仁贵应命，置甲取弓箭射去，只听弓弦响过，箭已穿五甲而过。唐高宗大吃一惊，又不好意思，当即命人取更加坚固的铠甲赏赐薛仁贵。
三箭定天山，典出《新唐书．薛仁贵传》：“诏副郑仁泰为铁勒道行军总管，时九姓众十余万，令骁骑数十来挑战，仁贵发三矢﹑辄杀三人，于是虏气慑，皆降……军中歌曰：将军三箭定天山，壮士长歌入汉关。”后以“三箭定天山”谓大将武艺高强，声威服人。
三箭定天山
龙朔二年（662），回纥铁勒九姓突厥（九个部落联盟）得知唐军将至，便聚兵10余万人，凭借天山（今蒙古杭爱山）有利地形，阻击唐军。当年三月初一，唐军与铁勒交战于天山，铁勒派几十员大将前来挑战，薛仁贵应声出战，独挑几十人，连发三箭，敌人3员将领缀马而亡，敌大军见之，立即混乱，薛仁贵指挥大军趁势掩杀，遂不时，敌人大军投降．因为铁勒骚扰唐边境达数十年之久，薛仁贵命令将投降兵就地活埋，以除后患，蒙古杭爱山至今还有坑杀遗迹．但是作为一名大将军应该没有权利坑杀这么多的人，这是和唐朝的民族政策相背离的，所以这应该是朝廷的指令。之后继续北进，将铁勒九部的首领伪叶护三兄弟生擒（第二次生擒政权君主了），从此回纥九姓突厥衰落．当时世间流传歌谣“将军三箭定天山，战士长歌入汉关。”想想这仗打得多漂亮啊，战争本来是艰苦，残忍的事情，士兵能唱着歌回家，表达了军民将士们的喜悦之情。
这次战役，仁贵虽然立了大功，但主将郑仁泰犯了错误，导致了这次战争不完美。铁勒的思结、多览葛等部落本来要投降，郑仁泰不结纳，反而出兵捕获了对方的家属，赏赐给部下，这些部落只好逃亡。郑仁泰派兵追赶，不但没有找到敌军，还因为缺乏粮草，损失了许多兵员。薛仁贵自己也娶了一个妾。一回到朝廷，部队的许多将领都遭到朝臣的弹劾，唐高宗以功抵过，未加追究。
天山之战本来可以一举消灭铁勒，开拓唐朝北方边疆，从而遏制东突厥势力的发展，但由于主将郑仁泰的严重政治性错误使得此战前功尽弃。但薛仁贵三箭定天山使得对唐边境威胁达数十年的铁勒族在不到一个月就马上衰败，可以说是古代将军唯一一位。接着就是薛仁贵自己指挥才能大发挥的舞台了，高句丽灭国之战。
公元666年乾封元年，高句丽泉盖苏文死，长子泉男生继任莫离支，与其弟泉男建、泉男产不和，泉男建自称莫离支，发兵讨伐泉男生。泉男生于是派其子泉献诚到唐朝求援。公元666六月初七，任命右骁卫大将军契苾何力为辽东道安抚大使，领兵救援泉男生；任命泉献诚为右武卫将军，担任向导。公元666，左金吾卫将军庞同善、营州都督高侃为行军总管，共同讨伐高句丽。公元666年9月，庞同善大败高句丽军。
公元666年9月薛仁贵统兵出征。公元月命李绩为辽东道行军大总管，司列少常伯郝处俊为副大总管，契苾何力、庞同善亦为副大总管并兼安抚大使，水陆诸军总管和运粮使窦义积、独孤卿云、郭待封等亦受李绩节度，诸路合击高句丽。征调