626年。唐武德九年。四月，突厥进犯，李靖与颉利可汗血战于灵州青铜峡，击退突厥。六月初四，玄武门兵变，李世民诛建成、元吉及其子嗣。初七，李渊立秦王李世民为太子。八月初八，李渊下诏传位于太子。初九，李世民于东宫显德殿即皇帝位。二十一日，立长孙氏为皇后。突厥颉利可汗乘机率大军直入关中，李靖与长孙无忌率兵进豳州，截断颉利归路，并派部下猛将护驾，密奏退敌之策。二十八日，李世民与颉利隔渭水对峙，用李靖之谋，与颉利订立“渭水之盟”，颉利退兵。李靖五十六岁，转任灵州大都督。
627年，唐贞观元年。正月十七日，燕郡王李艺据泾州反，传首长安。二月，太宗依李靖谋，裁并州县，分天下为十道，改军制。李靖五十七岁，转任刑部尚书。
628年，唐贞观二年。四月，唐灭梁师都，册封薛延陀部夷男为可汗。李靖五十八岁，秘密选购良马、训习锐士，筹备攻突厥之事。
629年，唐贞观三年。代州都督张公谨上言突厥可取。冬，以李靖为北伐元帅，以并州都督李世勣为副帅、通漠道行军总管，合众十四万，分道出击突厥。李靖五十九岁，为兵部尚书、检校中书令、关内道行军大总管、北伐统帅。
630年，唐贞观四年。正月，李靖率骁骑三千夜袭定襄，颉利率众北逃。胡人康苏密以隋萧后及杨广之孙杨政道来降。李世勣大败颉利于白道，颉利逃窜至铁山，请和。李靖为北伐大计，不遵诏令，命李世勣引兵攻碛口，自引精骑一万，直捣颉利铁山牙帐，斩首万余级，俘男女十余万，获杂畜数十万，慑服北地酋首。颉利亡入大漠，后被李靖部将张宝相所获。突厥汗国亡，李世民大赦天下，祝酒五日。有大臣弹劾李靖，李世民责备之，李靖无言。不久，李世民加李靖为左光禄大夫，食邑五百户，赐绢二千匹。八月，诏李靖为尚书右仆射（宰相），位极人臣。东北诸夷，奚、契丹、室韦等十余部归附。李靖六十岁，为大唐打下约四百万平方公里疆土，封代国公。侍中（亦为宰相）王珪评价李靖时说：“才兼文武、出将入相，我不如李靖。”
631年，唐贞观五年。八月，太宗遣使高丽，收隋朝阵亡战事骸骨，葬而祭之。李靖六十一岁。
632年，唐贞观六年。冬，胡酋契苾何力率部落六千余家降唐。李靖六十二岁。
633年，唐贞观七年。正月十五日，太宗宴请百官及蛮夷酋长于玄武门。十二月，李渊置酒未央宫，命颉利可汗起舞，又命冯盎之子冯智戴咏诗，随后笑道：“胡、越一家，自古未有也！”李靖六十三岁。
634年，唐贞观八年。正月，突厥颉利可汗卒。李世民命李靖与太常卿萧瑀等凡十三人分行天下，李靖为畿内道大使。十月，李靖上表辞官。十一月，加李靖为特进、同中书门下平章事。不久，吐谷浑寇凉州，李靖请缨出征。十二月，以李靖为西海道行军大总管，节度诸军进击吐谷浑。李靖六十四岁，为西征统帅。
635年，唐贞观九年。自春至夏，李靖督率诸将分道深入青藏高原、大漠，人饮冰，马啃雪，迂回追击叶谷浑伏允可汗二千余里，大小数十战，击败伏允十几万大军，伏允身死，吐谷浑灭亡。五月初六，李渊驾崩。岷州都督高甑生告李靖谋反，查无实据，高甑生被流放。李靖回朝后交权隐退，闭门谢客。李靖六十五岁，为大唐打下百万平方公里疆土。至此，李靖共为大唐打下约七百万平方公里国土，为古代名将所未有。
636年，唐贞观十年。本年，李世民纳李靖言，更改统军为折冲都尉，别将为果毅都尉。凡十道，置府六百三十四，而关内二百六十一，皆隶诸卫及东宫六率，轮番宿卫京师。李靖六十六岁。
637年，唐贞观十一年。正月初五，以吴王李恪为安州都督，晋王李治为并州都督，纪王李慎为秦州都督。六月，以李靖、长孙无忌等十四功臣为刺史，世袭，李靖为濮州刺史。李靖六十七岁，改封卫国公。
638年，唐贞观十二年。本年獠人颇多反叛，诸将击破之。西突厥东西分裂。本年李靖六十八岁，始著兵法。
639年，唐贞观十三年。七月，诏突厥降将李思摩为可汗，返国就藩，重用突厥官吏。高昌不朝。十二月，遣李靖旧部侯君集、薛万均等将兵击之。李靖六十九岁。
640年，唐贞观十四年。八月，大唐击破高昌，灭其国。李靖七十岁，妻卒。李世民下诏，依汉朝卫青、霍去病成例，为李靖筑造形如铁山、积石山的坟墓，以彰显他的特殊功绩。
641年，唐贞观十五年。正月，送文成公主嫁吐蕃松赞干布。八月，李靖部下李世勣升任兵部尚书，并于本年冬大败薛延陀部。李靖七十一岁。
642年，唐贞观十六年。秋，大唐击破西突厥乙毗咄陆可汗。李靖七十二岁。
643年，唐贞观十七年。太宗命图画功臣长孙无忌、李孝恭、杜如晦、魏徵、房玄龄、尉迟敬德、李靖、萧瑀、侯君集、李世勣等二十四人于凌烟阁。太子李承乾谋反，李世民废太子，杀皇弟李元昌、斩侯君集等，立晋王李治为太子。本年李靖七十三岁，加开府仪同三司。
644年，唐贞观十八年。高丽不朝，李世民调天下兵马，欲御驾亲征。李靖七十四岁，因老病不能率军。
645年，唐贞观十九年。本年李世民亲征高丽，屡胜，但由于未采纳李靖奇袭平壤之谋，未灭其国，无功而返。李靖七十五岁。
646年，唐贞观二十年。李世民问李靖为何不能灭高丽小国？李靖回言：李道宗知其原因。李世民问李道宗。李道宗具言李靖奇袭平壤之谋。李世民恍然，引为憾事。李靖七十六岁。
647年，唐贞观二十一年。唐再征高丽，斩首二千级。李靖七十七岁。
648年，唐贞观二十二年。正月，诏李靖旧部薛万彻引军渡海再击高丽。冬，唐击破龟兹军，虏龟兹王布失毕，勒石纪功而还。李靖七十八岁。
649年，唐贞观二十三年。五月十五日，太宗纳李靖言，贬李世勣为叠州都督。十八日，开府仪同三司卫国公李靖薨，谥号“景武”，追赠司徒，位列三公。二十六日，李世民驾崩。李靖七十九岁，善终，以一品羽仪陪葬唐太宗昭陵。
李世民常令李靖教诸将兵法，是以唐初名将多出自李靖门下，其善兵事者尤以李世勣、侯君集、李道宗、苏定方诸将为最，及苏定方传兵法于裴行俭，裴行俭再传于王仲翔、程务挺等，皆不世之才。