於是，他深入西域各國，走訪商旅、詢問使者、勘察地形、記錄風俗，耗時數年，收集大量一手資料。
最終，裴矩撰寫成《西域圖記》三卷，詳細記載西域四十四國的山川地理、風土人情、政治軍事、交通路線，並附有精準地圖。
這本書，是中國古代第一部系統、完整、精準的西域地理專著，為隋朝及後世唐朝經略西域提供了核心戰略依據，價值不可估量。
裴矩在《西域圖記》中明確提出經略西域的核心戰略：以張掖、敦煌為據點，打通三條絲路通道，分化西域諸國，孤立吐谷渾，最終臣服西域、威震中亞。
隋煬帝看到《西域圖記》後，龍顏大悅，對裴矩更加信任，全力支援其西域經略計劃。
隨後數年，裴矩一步步推進戰略：
第一，分化瓦解吐谷渾。吐谷渾佔據青海，阻斷絲路，裴矩獻策，聯合鐵勒、突厥，夾擊吐谷渾，最終滅其國，設鄯善、且末、西海、河源四郡，將青海納入隋朝版圖，徹底打通河西走廊至西域的通道。
第二，離間分裂西突厥。西突厥強盛，控制西域大部分地區，裴矩獻反間計，扶持弱勢的射匱可汗，攻打強勢的處羅可汗，最終處羅可汗兵敗投降，西突厥分裂，實力大衰，無力與隋抗衡。
第三，招撫西域諸國，開通互市。裴矩在張掖設立西域互市，鼓勵中原與西域商旅貿易，減免關稅，厚待各國使者，以利益誘惑、以武力威懾，西域四十餘國紛紛遣使入朝，臣服隋朝，歲歲朝貢。
第四，策劃萬國博覽會，彰顯大隋天威。大業五年（609年），裴矩精心策劃隋煬帝西巡，在焉支山舉辦萬國博覽會，邀請二十七國王公使者參會，極盡奢華、大張聲勢，向世界展示隋朝的強盛與富庶。
這場盛會，讓隋煬帝虛榮心得到極大滿足，也讓裴矩的地位更加穩固，成為煬帝朝無可替代的西域總設計師、外交第一臣。
裴矩在煬帝朝的高光時刻，既是他人生的巔峰，也是他後世爭議的起點。
他為了迎合隋煬帝好大喜功、奢侈享樂的喜好，不僅精心策劃西巡、萬國博覽會，還積極推動煬帝南巡江都、建造龍舟、大興土木，處處投其所好、曲意逢迎。
他明知煬帝東征高麗、頻繁巡遊、濫用民力是錯誤之舉，卻從不直言勸諫，反而全力配合、推波助瀾，成為煬帝暴政的重要幫兇之一。
司馬光在《資治通鑑》中直言批評：“西域諸胡往來相繼，所經郡縣，疲於送迎，糜費以萬萬計，卒令中國疲弊以至於亡，皆矩之唱導也。”
意思是，西域各國使者商旅往來，沿途郡縣耗費巨大，百姓不堪重負，最終導致隋朝國力耗盡、走向滅亡，這一切都是裴矩主導的。
這個評價，雖有偏頗，卻也道出了裴矩在煬帝朝的核心爭議：才華蓋世，卻用錯了地方；能力超群，卻淪為昏君幫兇。
但客觀來說，裴矩並非純粹的奸佞之臣。
他在煬帝朝始終清廉自守、不貪不腐、勤於政事、夙夜在公，在隋末腐敗的官場中，堪稱一股清流。
魏徵評價他：“裴矩學涉經史，頗有幹局，至於恪勤匪懈，夙夜在公，求諸古人，殆未之有。雖處危亂之中，未虧廉謹之節，美矣。”
他的問題，不在於貪腐無能，而在於過於識時務、過於善變通、缺乏骨鯁之氣、不敢犯顏直諫。
大業末年，隋煬帝暴政引發天下大亂，群雄並起，隋朝搖搖欲墜。
裴矩隨隋煬帝滯留江都，目睹天下分崩、大勢已去，心中明白隋朝氣數已盡。
但他並未像其他忠臣那樣殉國，也沒有像奸臣那樣趁亂謀逆，而是冷靜觀察、隱忍自保、靜待變局。
他深知，亂世之中，唯有保全自身、掌握主動權，才能在變局中重生。
大業十四年（618年），江都之變爆發，宇文化及率驍果軍弒殺隋煬帝，隋朝滅亡。
裴矩當時正在上朝途中，被叛軍擒獲。
但他平時善待驍果軍，又曾獻策為驍果軍娶妻安家，軍心感激，因此叛軍不僅沒有殺他，反而將他獻給宇文化及，宇文化及久聞其名，對他十分敬重，任命他為尚書右僕射，委以重任。
。德建竇雄梟北河奔投又矩裴，後殺被敗兵及化文宇
。務政管掌，僕右書尚、書尚部吏為他命任，從計聽言、加有遇禮他對，威與華才的矩裴知深卻，莽草出雖，袖領軍義起民農是德建竇
。用作要重揮發定穩權政德建竇為，務政頓整、儀禮定制、佐輔心盡、業業兢兢舊依，下麾德建竇在矩裴
。恙無然安、用重備、渡過穩平能都次一每矩裴，臣之德建竇到再，臣之及化文宇到臣隋從
。下麾唐李歸式正，朝唐降投部率矩裴，北河定平，德建竇敗擊軍率民世李王秦，）年126（年四德武
。浮沉世、替興朝王了慣見，朝四經歷，旬七過年已，矩裴的時此
。力盡心盡、守職盡恪、朝唐融、態心整調速迅而反，卑自而主易次多因有沒也，沉消而老年因未並他但
。建李子太佐輔，事詹子太、子庶左子太、史侍中殿為他命任，歷資與華才的他賞欣淵李祖高唐
。位皇取奪，吉元李、建李殺誅民世李，發變之門武玄，）年626（年九德武
。穩不勢局，散逃四，惶惶心人黨餘吉元李、建李，後之變事
。咎不往既諾承、義大以曉、黨餘安，府王齊及宮東往前孤，齡高歲97以，出而矩裴，刻時鍵關
。功大下立定穩勢局的後變之門武玄為，突衝流模規大場一了免避，民世李順歸、武下放黨餘吉元李、建李服說功，才口與威的己自藉憑他
。用重任信加更，賞讚加大力能與識膽的矩裴對，宗太唐為是，位即民世李
。臣直觀貞的名齊徵魏與為，言敢言直、阿不正剛、諫直犯、朝立正卻，朝宗太唐了到，他的諫直敢不、迎逢意曲朝帝煬隋在——人兩若判，矩裴的時此
。法執魚釣對反是便，例案的典經最
。賄人有否是探試，賄行員向人派中暗，腐貪治懲了為宗太唐
。死其將令下，怒大宗太唐，賂賄下收員名一有
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。驚皆朝滿，聲有地擲、嚴辭正義，話番一
”！治不憂何下天，然皆事每若，諫敢言直、爭力廷當能矩裴“：賞讚加大矩裴對並，法執魚釣止停、言其納採、同贊表深、悅大龍而反，氣生有沒僅不，完聽宗太唐
。佞臣則昏君，直臣則明君：言名古千句那馬司了證印也，轉麗華的臣直代唐到臣佞代隋從了完矩裴，刻一這
。歲08年，安長於逝病矩裴，）年726（年元觀貞
。榮哀後的高極予給，敬號諡，史刺州絳為他贈追宗太唐
