吸取西征長途行軍的經驗，蘇定方挑選一萬步兵、三千輕騎，捨棄笨重糧草輜重，每人攜帶數日干糧，晝夜不停急行軍，一日一夜狂奔三百里，直接殺至都曼駐紮城池之外。
叛軍都曼完全沒有預料到唐軍行軍速度如此迅猛，大軍兵臨城下之時，他還在軍營中召集各部議事，城防尚未佈置完畢。唐軍即刻四面攻城，箭雨、投石機輪番轟擊城牆，城池防線快速崩塌，都曼自知無力抵抗，只能綁縛自己開城投降。
依照大唐律法，反叛首領都曼應當當眾處斬，朝堂官員紛紛上奏請求依法處置。蘇定方於心不忍，跪在大殿向唐高宗叩首求情：“臣抵達城下之時，曾向都曼許諾，只要主動投降便可保全性命，今日若將他處死，便是臣失信於西域各部，日後再有叛亂，諸國首領絕不會再願意歸降。”
唐高宗思索許久，不忍辜負蘇定方一片苦心，開口說道：“朕願意為將軍保全這份信義。”下旨赦免都曼死罪。此戰過後，蔥嶺以西所有小國徹底臣服大唐，中亞再無大規模叛亂，蘇定方僅憑兩場遠征，徹底穩固大唐西域疆域，史書評價其“蔥嶺悉平，萬邦來朝”。
短短數年時間，蘇定方接連平定西突厥、蔥嶺三國叛亂，兩度生擒敵酋，威名震動中亞各國，但凡提及邢國公蘇定方，西域各族無不俯首敬畏。
顯慶五年，朝鮮半島局勢混亂，百濟國王扶餘義慈常年聯合高句麗，屢次出兵攻打大唐藩屬新羅，新羅國土大片淪陷，數次派遣使者向長安求援。唐高宗權衡利弊後，決意徹底解決遼東、朝鮮邊患，任命六十八歲的蘇定方為神丘道行軍大總管，統領十萬水陸大軍，從山東成山渡海，跨海征伐百濟。
中原將領大多擅長陸地作戰，水師海戰經驗匱乏，朝中不少官員上書勸阻，認為跨海遠征風險極高，海上風浪莫測，十萬大軍糧草運輸艱難，況且百濟依託江河佈防，易守難攻，不適合派年近七旬老將領兵。
蘇定方主動向皇帝請戰，上奏分析征伐百濟的核心意義：百濟勾結高句麗，長期侵擾遼東，放任其壯大，日後必定聯合突厥南北夾擊大唐；如今百濟君臣殘暴，國內百姓苦不堪言，大軍出擊必定民心歸附，水陸並進之下，不出數月便可平定半島西南部。唐高宗十分信任蘇定方的軍事判斷，力排眾議准許出兵。
當年八月，蘇定方率領龐大水師船隊從成山出海，千餘艘戰船鋪滿海面，乘風破浪橫渡黃海，抵達朝鮮半島西部熊津江口。百濟早已提前佈置數萬重兵駐守江口，沿江兩岸修建堡壘，打算依靠江水阻攔唐軍登陸。
蘇定方抵達江口，沒有貿然讓步兵搶灘，分三路水師同時進攻：一路戰船正面吸引百濟守軍注意力，另外兩路戰船悄悄繞至上下游兩側，從江岸兩翼同時登陸。百濟守軍注意力全部集中正面江面，完全沒有防備兩側登陸唐軍，瞬間陷入三面夾擊。
唐軍登陸之後，迅速整隊衝殺，百濟沿江防線全面崩潰，數千守軍戰死，剩餘士兵四散逃亡。蘇定方率軍沿熊津江逆流而上，一路連克百濟多座重鎮，兵鋒直逼百濟都城泗沘城。
扶餘義慈國王、太子扶餘隆集結全國剩餘兵力，在泗沘城外二十里佈置大規模陣地，打算與唐軍決一死戰。蘇定方排開水陸兩軍，騎兵、步兵協同推進，水師戰船沿江河炮擊敵軍陣地，陸地騎兵從側翼穿插包抄，一日之內擊潰百濟主力大軍，斬殺上萬士兵，殘部倉皇退回都城死守。
唐軍迅速包圍泗沘城，不分晝夜四面猛攻，投石機、雲梯輪番上陣，僅僅數日，城牆多處破損，城中百姓恐慌不已。扶餘義慈見大勢已去，帶著太子、宗室親信棄城逃往北部山區，城中大將見國王出逃，直接開啟城門投降唐軍，泗沘城徹底失守。
蘇定方沒有放任敵軍王室逃竄，分派騎兵四處搜捕，很快在山谷之中追上走投無路的扶餘義慈父子，國王、太子以及百濟王室貴族盡數被生擒，百濟全境城池聽聞國王被俘，全部放下武器歸降，立國數百年的百濟就此滅亡。
平定百濟之後，蘇定方在百濟原有土地劃分五都督府，下轄三十七州、兩百餘縣，選拔當地歸順貴族與大唐官員共同治理，安撫城中百姓，嚴禁士兵劫掠民居，廢除百濟嚴苛賦稅，短短數月便穩定半島南部秩序。
處理完百濟軍政事務，蘇定方將扶餘義慈一眾俘虜押送至洛陽，唐高宗在應天門舉辦盛大獻俘大典，文武百官、四方藩屬使者盡數到場觀禮。蘇定方身著大將軍朝服，親手獻上百濟國王、王室俘虜，舉國上下歡慶大捷。
至此，蘇定方完成千古罕見的軍事成就：前後覆滅西突厥、蔥嶺都曼、百濟三個國家，三場大戰全部生擒對方君主，《舊唐書》《新唐書》均以“前後滅三國，皆生擒其主”十二字高度概括他的功勳，放眼整個大唐初年，沒有第二位將領能夠達成同等戰績。
獻俘大典結束，蘇定方沒有在長安享受封賞休憩，朝廷很快下達新的詔令，命他為平壤道行軍大總管，即刻領兵北上，聯合新羅夾擊高句麗，徹底剷除遼東百年邊患。
龍朔元年，蘇定方再度奔赴遼東戰場，率領水陸大軍從萊州出海，橫渡渤海抵達大同江入海口登陸。高句麗依託大同江構建多層防線，重兵把守沿江要道，蘇定方水陸配合，連續發動十一次大型戰役，每戰皆勝，重創高句麗主力部隊，一路推進，直接圍困高句麗都城平壤。
唐軍圍困平壤長達八個月，城內糧草耗盡，高句麗國王高藏多次派人求和，均被蘇定方拒絕，城池陷落近在眼前。可遼東寒冬來得極早，當年天降暴雪，氣溫驟降至零下數十度，唐軍糧草補給線跨越千里海路，運輸徹底中斷，士兵凍傷、缺糧問題日益嚴重，短期之內無法攻破平壤堅城。
朝廷權衡全域性，下旨下令蘇定方暫時撤軍，返回中原休整，等待來年重新集結兵力征伐高句麗。此次圍困平壤雖未一舉滅國，卻極大損耗高句麗國力，國內精銳兵馬死傷過半，為數十年後李積徹底平定遼東打下堅實基礎。
龍朔三年，西方邊境再起戰事，吐蕃大舉出兵侵擾吐谷渾屬地，西北邊境告急。朝廷再度啟用蘇定方，任命其為安集大使，趕赴青海、鄯州一帶統籌防禦吐蕃。年逾七十的老將，來不及在家休養片刻，立刻收拾行裝奔赴雪域高原。
抵達西北邊境之後，蘇定方坐鎮鄯州，統籌隴西十幾個州的邊防軍務，整頓戍邊軍隊，修繕邊防堡壘，安撫流離失所的吐谷渾百姓。吐蕃軍隊聽聞滅三國名將蘇定方駐守青海，不敢輕易大舉入侵，邊境衝突大幅減少，隴西百姓得以安穩生活。
常年萬里遠征，從西域戈壁到東海波濤，再到遼東嚴寒、雪域高原，數十年征戰透支蘇定方身體，一身舊傷每逢陰雨天疼痛難忍，高原稀薄空氣更是加重他的病痛。即便身體日漸衰弱，蘇定方依舊每日處理邊防文書，親自巡閱邊防堡壘，規劃抵禦吐蕃的防禦部署，從未有一日鬆懈。
乾封二年，駐守西北邊境的蘇定方病情急劇加重，臥病不起，臨終之前依舊在病榻之上口述邊防對策，叮囑部下嚴防吐蕃偷襲，梳理西域、隴西各州防禦漏洞。不久之後，一代傳奇名將病逝於西北戍邊大營，終年七十五歲。
邊關使者將蘇定方離世的訊息傳回長安，唐高宗李治正在朝堂處理政務，聽聞噩耗瞬間悲痛落淚，當即質問身旁侍臣：“蘇定方為國開疆萬里，立下不世功勳，依照朝廷規制，應當第一時間擬定追贈封賞，你們為何無人提前向朕奏報？”
侍臣連忙叩首請罪，唐高宗難掩哀傷，立刻頒佈追封聖旨，追贈蘇定方左驍衛大將軍、幽州都督，賜予諡號“莊”。諡號“莊”在古代武將諡號之中屬於上等，寓意“威德剛武，屢徵不撓”。
蘇定方一生品行端正，雖手握重兵、常年獨掌征伐大權，卻從不居功自傲，不結黨營私，行軍治軍極為寬厚，但凡攻克城池，嚴格約束士兵不得劫掠百姓，對待歸降異族部族一視同仁，不濫殺俘虜。西征、東征所得賞賜金銀，大多分發給麾下將士、陣亡士兵家屬，家中沒有囤積鉅額財富，子孫後代從未依仗他的功勳謀求高官厚祿。
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。準標部全的將良代古合契完，備兼者三德仁、略謀、勇忠，懟怨生心未從也生半寂沉便即，失得人個計不戰征國為，方大厚寬下部待對，眾降恤、義信重，掠劫不、殺嗜不後之勝大，心之厚仁的得難兼上方定蘇時同
。戰避諉推不從，何赴奔便他，何派指廷朝，原高藏青、原雪東遼、濤驚海滄、壁戈漠大，近遠途路、寡多力兵較計不從他，印帥掌執旦一。將武的求於急數多大絕過勝便，局格與忍份這。會機的力效國為待等默默，卒士練、法兵讀研心沉卻方定蘇，鄉還棄，冷意灰心已早許或人旁做換，沒埋年五十二觀貞
。已後而死瘁盡躬鞠為何釋詮，枯燈盡油至直防邊籌統病抱，域雪海青守鎮；德仁義信的得難將武顯彰，命酋敵全保諾一，叛嶺蔥定平；例先的國滅海模規大唐大創開，城都濟百破攻日數，同協陸水軍大萬十海；斷決襲奔兵騎的致極現展，汗可擊追里千雪踏，萬十破萬兩以河咥曳
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