龙朔元年，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。
龙朔二年，回纥铁勒九姓突厥得知唐军将至，便聚兵10余万人，凭借天山有利地形，阻击唐军。龙朔二年三月初一唐军与铁勒交战于天山，铁勒派10余员大将前来挑战，薛仁贵连发三箭，敌人三员将领缀马而亡，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13万大军不战，全部下跪投降。第一次10万人以上向薛仁贵下跪投降。因为铁勒骚扰唐边境达数十年之久，薛仁贵为消除后患，一了百了，将13万投降兵就地活埋，蒙古航爱山现在还有坑杀遗迹.后来继续北进，将铁勒首领叶护3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，壮士长歌入汉关。”
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。
