在大周朝廷拉拢阿史那默啜的同时，孙万荣也在极力结好阿史那默啜。大周朝廷为的是保证西北安全，以期能够全力对付孙万荣，而孙万荣的目的则是能解除后顾之忧，好全力南下，与大周决战。孙万荣在击破王孝杰后，就在柳城（今辽宁省朝阳市）西北四百里的山险之地，修筑了一座城池，将老弱妇女以及劫掠来的钱财辎重都留在了这里，令其妹夫乙冤羽率军驻守在那里，而他自己则率领精兵南下进攻幽州。孙万荣唯恐东突厥会趁虚偷袭自己的后方，特意派遣五名使者前去黑沙（阴山北麓），联络阿史那默啜。三人先到，对阿史那默啜传话说：“我已经击破周军百万之众，周人早已吓破了胆，我希望能与可汗一起乘胜夺下幽州！”阿史那默啜听了，心中十分高兴，赏赐给三人红色官服。另外两人后到，阿史那默啜斥责他们行走迟缓，将要杀掉二人。二人赶忙说：“请让我们说一句话再死。”于是，二人就把契丹内部的实情告诉了阿史那默啜。阿史那默啜遂杀掉前面的三名使者，而把红色官服赏赐给了后面的这两个人，并让二人作为向导，发兵偷袭契丹的新城，杀掉俘获的周朝凉州刺史许钦明祭祀上天。东突厥军队包围新城三天三夜，最终攻破了城池，乙冤羽从城内逃出，飞马向前线的孙万荣报告。
孙万荣正率领契丹精兵与周军相持，军中听说后方陷落的消息后，顿时一片大乱。奚人首先背叛了孙万荣，神兵道总管杨玄基进攻契丹正面，奚人从背后倒戈，契丹军队大败，部将何阿小被俘。孙万荣率领数千骑兵仓皇向东遁逃，前军总管张九节派兵拦腰堵截，孙万荣无路可逃，六月三十日，与其奴仆逃到潞水（海河支流）东岸，在树林底下休息。孙万荣叹息道：“如今想要归降，可是我的罪过已经很大了；投降突厥也是死，投降新罗也是死，我能去哪安身呢？”那名家奴遂砍下他的人头，向朝廷投降，武曌下令将它悬挂在礼宾馆的门前。契丹的残余部众以及奚人、霫人都投降了突厥阿史那默啜。
因契丹平定，六月二十七日，武曌命令河内王武懿宗、娄师德以及魏州刺史狄仁杰（晋升为幽州都督）分道安抚河北。武懿宗在外敌面前是个胆小鬼，但在百姓面前却是个刽子手。那些受到契丹劫持、被迫参加叛军的河北百姓，后来又都归顺了朝廷，但武懿宗却认为他们与契丹人同心，命人活生生地取下这些人的肝胆，然后行刑，犯人的鲜血流了一地，而这位武懿宗却谈笑风生，不以为意。天授年间以来，武曌经常让武懿宗审案，武懿宗也就养成了嗜血的恶习，人们将他与来俊臣、周兴相提并论。契丹部将何阿小也喜欢杀人，河北百姓把武懿宗比作何阿小，称之为：“唯此两何，杀人最多。”
七月，武攸宜从幽州凯旋而归。武懿宗上书请求将投靠契丹的河北百姓全部灭族，左拾遗王求礼当庭反驳道：“这些百姓手无寸铁，无力杀贼，暂时投靠叛贼为的是求生，哪会有叛国之心！武懿宗率领数十万强兵，却望风退走，致使敌人气焰嚣张，如今他又想嫁祸于人，让河北百姓替他担责，身为臣子如此不忠，我请求陛下先杀了武懿宗，向河北百姓谢罪！”武懿宗瞠目结舌，无言以对。司刑卿杜景俭也说：“这些都是胁从之人，请求陛下都赦免了他们。”契丹反叛之后，大周局势急转直下，这也让武曌不得不反思一下自己近年来近乎癫狂的举动，将前不久打压下去的、诸如杜景俭、狄仁杰、徐有功等很多名臣又重新起用起来。
九月九日，因平定契丹，武曌在通天宫大宴群臣，宣布大赦天下，并改年号为神功元年。契丹猛将李楷固和骆务整投降了朝廷，群臣建议杀了二人，狄仁杰称：“二人骁勇绝伦，如果以德安抚，一定能为我所用。”武曌赦免了二人，任命李楷固为左玉钤卫将军、骆务整为右武威卫将军，命二人率军消灭了契丹余党。
闰十月二十一日，武曌任命幽州都督狄仁杰为鸾台侍郎，司刑卿杜景俭为凤阁侍郎，二人均兼任同平章事。狄仁杰上书认为：“四夷都在先王封疆之外，因此，东有大海，西有流沙，北有大漠，南有五岭，这是上天有意用来分开汉人和四夷的，古人从未到过的地方，如今都纳入了我们的版图。如果我们继续用兵边疆，用尽府库的钱财来争夺不毛之地，这就是秦始皇和汉武帝穷兵黩武的政策，是不足取的。如今，我们连年出兵，费用巨大，安西四镇和安东都护府都要驻军，百姓已非常疲敝，关东饥荒严重，蜀地百姓逃亡，江淮之间百姓相继造反，根本一旦动摇，就危险了。贞观年间，我们平定了突厥九姓，太宗皇帝立李思摩为可汗，命其统领突厥各部，就符合‘夷狄背叛，就讨伐他们；归顺，就安抚他们’和‘推翻行亡国之道的国家，保护行存道的国家’这一古义，无须派兵去遥远之地戍守，这一做法是治理边疆的准则。我认为应该册立阿史那斛瑟罗为西突厥可汗，把安西四镇交给他，再把安东都护府交给高丽王室后裔，让他们守住安东，我们则加强战备，囤聚粮食，如果敌人发起进攻，我们可以逸待劳，坚壁清野。敌人如果深入我们腹地，就会被歼灭；如果浅尝辄止，也抢不到什么东西，这样经过几年，突厥和吐蕃自然就会臣服。”
狄仁杰献上的计策是全面收缩防守策略，由此可知，在武曌几年来的折腾下，帝国其实已经不堪重负，到了非常严峻的境地了，不过，狄仁杰的这一策略也过于保守了，至于他所说的几年后，突厥和吐蕃会不战而臣服更是痴人说梦。狄仁杰的名气很大程度来源于小说《狄公案》，实际上，真实的狄仁杰与小说中的神探狄仁杰大相径庭。