薛仁贵之子、蓝田县令薛讷也被武曌任命为左威卫将军、安东道经略。临行前，他对武曌建议：“太子虽然得立，但舆论仍然狐疑不定，假如陛下不再更改，突厥人可以轻松搞定。”武曌觉得他说的很对。王及善请求武曌让太子到外朝（皇宫南城）接见百官，武曌也答应了。武曌还任命吉顼为相州刺史，其切断突厥南侵之路。吉顼推辞称自己不懂军事，武曌勉励他说：“敌人很快就会退去，朕让你前去镇守只是借一借你的威名罢了。”高宗时，一个名叫温斌茂的术士临死前给妻子留下一封遗书，说：“我死之后，年号改为垂拱时，你就拿出这封遗书献上。”垂拱初年，他的妻子就把这封书信献给了武曌。信中准确地预测了武曌建立大周以及突厥人打到定州、赵州而后撤退之事，所以，武曌对此胸有成竹，断言突厥会很快北撤。

八月二十六日，阿史那默啜入侵飞狐（今河北省涞源县）；二十八日，又攻克定州（今河北省定州市），杀害刺史孙彦高及百姓数千人。《朝野佥载》记载的更是滑稽，称：孙彦高原任文昌左丞，愚蠢怯懦。突厥大军来到定州后，孙彦高吓得躲进自己的阁楼，不敢到听事堂。他紧锁家门，只开一个小窗，让人把一些需要他处理的文书从小窗递入。他挑选精兵不是去防守城墙，而是守护自己居住的阁楼，等突厥军队攻入城内后，孙彦高还痴人说梦，命令奴仆：“关好门窗，不要给他们钥匙！”

九月十一日，阿史那默啜包围了赵州。他派阎知微招降，阎知微与突厥人一起手拉手，跳着《万岁乐》舞蹈。将军陈令英在城墙上对他说：“尚书位高权重，却给敌人跳舞，难道你就没有一点羞耻之心吗？”阎知微哼道：“不得已，《万岁乐》。”

长史唐般若翻城投降了突厥人，赵州随之陷落。刺史高叡（隋朝功臣高熲之孙）与妻子秦氏喝药装死，突厥人把二人抬到阿史那默啜面前。阿史那默啜把金色的狮子腰带、紫色官服拿出来，对高叡说：“投降就拜官，不投降就死！”高叡看看了秦氏，秦氏回答：“为国尽忠，就在今日！”二人遂闭目不言。过了两夜，突厥人知道二人宁死不降，就把他们夫妻杀了。

九月二十六日，阿史那默啜将抓获的赵州、定州一万多百姓全部杀害，而后率军从五回道（今河北省易县境内）北撤；所到之处，杀戮了无数的无辜百姓。沙吒忠义、李多祚等将只是率军远远跟随着突厥人，不敢逼近。狄仁杰率领十万大军追赶，没有追上，只好撤回。

此时的阿史那默啜已拥有四十万人马，地盘上万里，臣服了西北各少数民族，他对大周非常轻视。

十月，武曌下令洛阳的所有军队都由河内王武懿宗、九江王武攸归统领；十七日，武曌改任狄仁杰为河北道安抚大使。

当时，河北百姓被突厥人裹挟，不少人曾暂时归降了突厥，突厥北撤后，这些人都害怕被杀，纷纷逃亡。狄仁杰上书认为：“朝廷主流意见认为，要严惩那些归附契丹、突厥之人，理由是虽然事有不同，但他们参与叛乱的内心是一样的。实际上，山东之地临近战场，政府征调的劳役沉重，百姓家道破落，纷纷逃亡；再加上不法官吏趁火打劫，棍棒之下，痛彻心扉，走投无路，自然会不顾礼仪；忧愁痛苦，民不聊生，有利就去，又能活命，虽然这是君子们的耻辱，但却是小人们经常会做的事。各城投降，有的是在等待官军，而官军将士为了军功，往往上报说是攻下的，臣担心会出现滥赏，也恐怕会伤及无辜。朝廷把曾经被敌人占领过的土地视作恶地，把沦陷区的人民视作恶民，甚至出现奸污百姓妻子，劫掠财物的现象。士兵们还可以说无知不仁，可是有些官员也是如此，致使敌人撤离后，百姓的苦难更为深重。况且，敌人的目的是招徕百姓，所以他们秋毫无犯，如今已经反正，百姓们就是合法公民，反而苦难更深，岂不太惨了！百姓就如同流水，堵塞就变成泉水，疏导就成为河流，堵塞疏导都要根据情况而变化，岂能一成不变！如今，那些有罪之人都没有在家，他们潜藏在荒山野岭之中，赦免他们，他们就会出来，不赦免，他们就更加猖狂，这也是山东强盗越来越多的原因。臣以为，突厥在边地的骚扰不足为虑，而内地不稳才是心腹之患。追究他们就引发民心不稳，予以宽恕大家也就心安了，我希望陛下能够赦免河北各州，对任何人都不予追究。”武曌同意了。

狄仁杰在河北身体力行，为下属做出表率，他身穿粗布衣服，只吃蔬菜，严禁官吏骚扰百姓，如有违反，定斩不饶，河北也因此安定下来了。

突厥从赵州撤离后，就把阎知微放回了。武曌下令在天津桥南将其四肢砍下，命百官一起朝他射箭。武懿宗站在距离阎知微只有七步之远，连射三箭，都射不中。阎知微身上被射得如同刺猬，又把骨头碾碎，屠灭三族（一说九族），不管阎知微认识不认识的，全都被处死。有些人家七八岁的小孩也被人抱着、赶着走向刑场，百姓心生哀怜，纷纷向孩子们扔去果子、烧饼，孩子们还嬉笑着争抢。监斩官于心不忍，特意上书武曌赦免了孩子们。从唐高宗麟德年间以来，民间喝酒唱歌，曲终总会说声“族盐”，人们认为成了阎家灭族之谶语。