在突厥進攻雁門的同一時間，聯合盤踞朔方的“解事天子”進攻靈州。
頡利原本是想讓執失思力率自己的部族兩萬，聯合梁師都進攻靈州。但執失思力率軍進入朔方後，引起了梁師都真正老闆鬱設射的不滿。
鬱設射，突厥處羅可汗之子。武德三年時，處羅可汗病死，鬱設射因為年齡較小，大可汗之位被叔叔頡利繼承。
頡利當上大可汗後，任命鬱設射為南面設，統管東突厥汗國南方數部落，並監護隋末開始扶持的梁師都。此後，鬱射設常與梁師都互為犄角，多次侵擾唐邊境。
執失思力引兵來時，正好鬱設射打算再次聯合梁師都南下靈州。他聽說唐的靈州總管剛剛換了人，並且新總管還只是一個剛剛二十歲小孩子，所以就想趁機去靈州劫掠一把。
但執失思力的到來，讓鬱設射感覺是來分薄戰利品的。所以就聯合梁師都，將執失思力扣在了朔方。
考慮到頡利的面子，鬱設射將執失思力的部眾大部分遣回。只留下了三千人，跟隨他們一起南下靈州。而執失思力本人，因為被頡利下令鞭三十，加上冬季行軍，傷口發炎，只能留在朔方養傷。
十一月初，突厥鬱設射出兵兩萬，並梁師都遣其弟梁洛仁率軍一萬兩千，及突厥執失思力部三千人，總兵馬三萬五千。以梁洛仁為主將，寇邊靈州。
面對突厥大舉犯境，年僅二十歲的靈州總管李道宗並沒有慌亂。
他先是下令將城外的百姓和物資儘量遷至靈州城內，命人加緊加固城防的同時，向鄰近的延州、原州、會州請求援兵。
靈州作為防守突厥的第一線，常備兵力為一萬二千人，並有騎兵二千七百餘，幾乎都是經驗豐富的老兵。
突厥寇邊的訊息傳來後，鄰近的延州、原州和會州緊急調集了近五千兵力馳援靈州。
正常來說，草原部族是不會在冬季南下的。因為天氣太過惡劣，不僅後勤難以保障，不論是人員還是戰馬都會有大量非戰鬥的傷病減員。並且，攻城戰本來就不去突厥所長，冬季的嚴寒下，更是艱難。
也正因為這個原因，突厥的這次南下，在李道宗這個年輕氣盛，敢打敢拼的年輕人眼裡，是一個巨大機會。
因此，他並沒有保守的採取防守策略，而是主動出擊。
他將守城的重任交給了來支援的延州總管段德操，令他堅守城池即可。隨後力排眾議，親率全部騎兵三千五百（含其他州支援），以及精銳步卒四千，在突厥大軍抵達之前就提前出城。
當突厥抵達靈州後，首先還是將劫掠目標放在了城外的村落上。但因為李道宗提前安排撤離，突厥人收穫寥寥。
不甘心就這樣灰溜溜回去的梁洛仁，派兵包圍靈州，做出一副要強行攻城的架勢來。意圖讓城內恐慌，主動派人和談。
梁洛仁此時已經沒有“發大財”的奢望，只希望能夠敲詐一筆，能夠彌補此次出兵的損失就可以了。
只是，他沒有想到的是，在他圍困靈州的時候。李道宗正率領唐軍精銳主動出擊，攻打梁師都設定在靈州東面的重要據點——鹽川郡（鹽州，今陝西定邊）。
李道宗以樊興為將，率領靈州精銳步卒猛攻鹽川。鹽川沒有想過靈州的唐軍居然會在他們大軍壓境，以及這樣的天氣下主動發起進攻。
（樊興，唐開國功臣，同樣很早就是李二的鐵桿。史載其多次參與同突厥的戰爭，其墓誌銘記載，其在武德年間鎮於鹽川。）
沒有絲毫準備的鹽川，在樊興率軍猛攻一日夜後，終於城破。郡守見勢不妙，提前逃走，李道宗以鹽川為鹽州，命樊興鎮守。
而在靈州的梁洛仁得知唐軍在趁機攻打鹽川，大驚。對於梁師都政權而言，鹽川實在太過重要，是絕對不能丟的地方。
不得已，梁洛仁慌忙率軍回援鹽川。李道宗和副將張寶相於三龍嶺提前設伏，梁洛仁軍至三龍嶺時，唐軍騎兵突然發起攻擊。梁洛仁大敗，唐軍斬俘四千五，獲突厥戰馬三千。
得勝之後，李道宗乘勝追擊，直搗鬱設射老巢五原（近內蒙古五原南，及河套地區）。
此時鬱設射主力全出，絲毫沒有想到會遭遇唐軍攻擊。倉促之下，根本無法組織起有效的力量反擊唐軍，只能倉惶北逃。
李道宗一直跟著李二，有優勢就不給喘息之機，一直窮追猛打的招學了個十成十。一直追在鬱設射身後，直到將鬱設射趕出五原地區方才罷休。
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