李二考虑再三，决定任命李在古为征讨龟兹的行军大总管。
之所以选择李在古为行军大总管，李二主要有两点原因考虑：
一是，考虑到李在古熟悉西边诸国，并且多次在西边作战，有经验。
二是，其他有勇有谋的将领都各自有任务，比如李积，被安排镇守东边，以防止高句丽趁机出兵攻打大唐。
在任命行军副大总管的时候，李二陷入沉思当中。
李在古见李二犹豫不决，便推荐了三个人。
这三人分别是左骁卫大将军阿史那社尔、右骁卫大将军契苾何力和安西都护郭孝恪。
“太傅为何推荐这三位大将为副大总管？”李二问李在古。
“回禀陛下，左骁卫大将军、右骁卫大将军不但军事能力过人，而且熟悉西域，另外还有最重要的一点，这二位大将军都是胡人，而此次用兵，需要胡人军队协同作战，由这二位大将军领兵，胡人军队必定听从指挥！”李在古解释道。
“至于安西都护，他对西域更加熟悉，与焉耆、龟兹都交过手，熟悉对方用兵之策。”
李二微笑点头：“好，依你所奏！”
接着，李二命令兵部尚书拟旨，委任太子太傅李在古为昆丘道行军大总管，委任左骁卫大将军阿史那社尔、右骁卫大将军契苾何力、安西都护郭孝恪为行军副大总管，征发铁勒十三州及突厥、吐蕃、吐谷浑等胡族军队十余万兵马，进攻龟兹。
所谓的十余万兵马，只是对外号称，实际军队数量不超过五万兵马。
李在古本来要求朝廷出兵一万兵马足以取下龟兹，但李二为了万无一失，决定增加兵马数量。
龟兹国可不比焉耆国，龟兹国拥有兵马五万有余，实力不可小觑。
此次大唐出兵数万，不单单是为了征讨龟兹国，还要趁机取下焉耆国。
上一次，李在古攻破焉耆都城，撤兵之后，焉耆国被西突厥捡了个漏，趁机占领焉耆都城，立了依附西突厥的龙薛婆阿那支为焉耆王，以致焉耆国依附了西突厥，不服大唐管治。
这一次，大唐绝对不能再饶了焉耆。
李在古率领三千铁骑离开长安，奔赴西州。
与此同时，阿史那杜尔、契苾何力等将领也从别处率军奔赴西州。
阿史那杜尔、契苾何力还没有到达西州，突然接到李在古的军令，命他们不要赶去西州，率军直接攻打西突厥的部族处月、处密二部，以便消除进军龟兹的侧后威胁。
阿史那杜尔、契苾何力听令，随即转移方向，率军直奔西突厥的处月、处密二部。
西突厥大军知道唐军主要是冲着龟兹而来，纷纷避让，不想与唐军正面冲突。
阿史那杜尔率军攻击处月，契苾何力率军攻击处密。
处月、处密军队只是作了轻微抵抗，便逃跑。
他们似乎知道唐军的真实意图，不希望因为龟兹而令自己遭受全军覆没。
阿史那杜尔、契苾何力不负众望，首先击败处月、处密，成功消除了攻击龟兹的侧后威胁。
李在古获知焉耆北部的处月、处密已被攻破，随即命令郭孝恪作为先锋率军奔袭龟兹都城伊逻卢城。
李在古亲自率军突袭焉耆都城，以平复当年的遗憾。
焉耆国王龙薛婆阿那支得知唐军来势汹汹，而西突厥也无法派出援兵，吓得弃城逃跑。
当初唐军一两千兵马都攻破焉耆都城，而如今唐军上万兵马突袭，且再也没有援军，知道必败无疑。
他的选择只有两条。
一是，赶紧逃跑。
二是，立即开城门投降。
他当然是选择逃跑。
投降的话，可能会被处死。
当年他将龙栗婆准交给龟兹处死，激怒了李在古。
龙栗婆准成为焉耆国王，是李在古亲自立的。
龙薛婆阿那支认为若投降，李在古不会饶了他。
龙薛婆阿那支在唐军到达焉耆都城之前就逃了，一直往龟兹国逃去。
这个时候，也只有龟兹国愿意接纳他。
龙薛婆阿那支逃后，李在古率军进入焉耆都城。
李在古一边安抚焉耆都城百姓，一边立龙先那准为焉耆国王。
李在古上报朝廷，建议在焉耆都城设立都督府。
李二接受李在古建议，开始在焉耆都城设立都督府。
至此，焉耆正式归为大唐管治之中。
在处理焉耆的事情的同时，李在古命令阿史那杜尔率军从处月出发，从侧后袭击龟兹国。
阿史那杜尔率军进入龟兹东部，正好遇上逃至龟兹东部的龙薛婆阿那支。
阿史那杜尔立即派出一队人马，将龙薛婆阿那支擒杀。
李在古处理好焉耆的事，马上率领数千精骑奔袭龟兹都城伊逻卢城。
龟兹王诃黎布失毕获知焉耆已亡，而唐军正从多路奔袭龟兹都城，与众臣商议过后，决定在离都城伊逻卢城三百里外的多褐城与唐军决战。
龟兹王诃黎布失毕命令国相那利、大将羯猎颠率众五万在多褐城抵抗唐军。
身为先锋的郭孝恪在多褐城遭遇抵抗，面对敌方众多兵马，郭孝恪唯有停止攻城，以待大军到后再攻打。
李在古到达伊逻卢城之前，阿史那杜尔已命令伊州刺史韩威、右骁卫将军曹继叔先后率部支援郭孝恪。
韩威率军到达多褐城外，与郭孝恪军会合。
就在郭孝恪与韩威商议如何攻打多褐城的时候，李在古也赶到。
李在古的提前到来，让郭孝恪和韩威都感到意外。
他们没想到李在古来得比预想中的要快。
不过，李在古只是单枪匹马先赶来，他原来率领的精骑还在路上。
李在古骑着的是“穆王八骏”中的“超影”，能日行万里，自然来得快。
李在古不理会郭孝恪和韩威的惊讶，立即与二人商议攻城对策。
很快，李在古想到攻城的计策。
李在古命令韩威叫阵敌军，待敌军出击引兵佯退，然后命令郭孝恪率军埋伏，只等敌军进入伏击圈便出击。
郭孝恪和韩威领命，各自准备。
紧接着，李在古命人给曹继叔传话，命他加快行军速度。