第三日，袁天綱、高淑行、薄利特勤向泥敦可汗辭別，率領飛騎離開焉耆城繼續西行。往西走一千餘里到達龜茲國。
第一步，實施“連環計”之第一計：假顛不痴。
龜茲國國王知曉大唐使臣的到來，國王率領群臣及眾僧侶來龜茲城門外迎接，想邀請袁天綱、高淑行、薄利特勤進王宮參加盛宴，但袁天綱與薄利特勤兩人因長途跋涉而身體有恙，他們就推辭赴宴，在龜茲城外安營紮寨，準備養病、休整好後再啟程。
誰知道次日，龜茲國王得到訊息：袁天綱與薄利特勤因風寒病倒了。龜茲國王不敢馬虎，他親自前往唐軍營地看望，果然袁天綱與薄利特勤病得下不了床榻，龜茲國王慰問一番後離開。
第二步，實施“連環計”之第二計：暗度陳倉（雪夜襲惡陽嶺的翻版）。
晚上，一大隊唐軍藉著月色，人銜枚，馬裹蹄，悄悄地離開唐軍營地向行疾馳，走在隊伍最前列的是袁天綱與薄利特勤。
首先，袁天綱與薄利可汗裝病在唐軍軍營謝客。然後，趁著夜色，袁天綱與薄利特勤率領九百七十飛騎夜襲碎葉城，高淑行率三十飛騎留在唐軍營地擺空城計作為疑兵，來迷惑西突厥叛軍的斥候（突厥語：探馬），唐軍營地照樣旌旗飄飄、號角連連。
袁天綱與薄利特勤率領九百七十飛騎連夜出發，繼續向西行一千餘里，經過小沙磧、戈壁灘，來到蔥嶺北部的凌山南麓下。他們在冰天雪地的凌山中艱難地走了十餘日，路上損失了一些馬匹物質，終於翻越過凌山。
在凌山北麓下，袁天綱與薄利特勤未見到欲谷設與俟利發的一兵一卒，都大喜過望。薄利特勤對袁天綱說道：“袁尊使，您的明修棧道、暗度陳倉之計甚妙！欲谷設與俟利發現在還以為我們在龜茲國養病呢，不知道我們已經摸到他們的家門口了。”
袁天綱微笑著說：“我最擔憂的是：欲谷設與俟利發，如果趁我方翻越凌山已是疲憊之師、立足不穩之機，在此處駐守一支千餘人軍隊的話，我們怕是會束手就擒！” 說完，兩人哈哈大笑！
袁天綱命令隊伍不得休整，急行軍向碎葉城進發。唐軍往西北走了五百餘里，翌日清晨，他們終於到達了距離碎葉城外的楚河河谷。
第三步，實施“連環計”之第三計：背水之戰。
袁天綱命令薄利特勤率領四百七十飛騎從楚河上游偷渡，急行軍去偷襲碎葉城與城外羯丹山下的王庭。袁天綱率領剩下的五百飛騎，旌旗招展、大搖大擺地渡過楚河，然後在楚河邊安營紮寨，飽餐一頓後就列陣以待，反客為主、以逸待勞地等候著欲谷設與俟利發的進攻。
羯丹山下，碎葉城王庭。欲谷設與俟利發正在王庭裡安然酣睡。
早在袁天綱率唐軍到達焉耆城時，他們就派出斥候密切跟蹤唐軍的動向。當唐軍到達龜茲國時，他們得到斥候來報：袁天綱與薄利特勤遇風寒病倒了，正在龜茲城外軍營裡養病。於是，他們就放鬆了警惕，在王庭裡夜夜笙簫、飲酒作樂。
今日清晨，他們突聞唐軍如天兵天將般翻越蔥嶺北部凌山，已經在楚河邊安營紮寨了，當時就慌亂一團，欲谷設率領一萬八千突厥軍隊，傾巢而出殺向楚河唐軍營地；俟利發率領二千突厥軍隊分別守衛碎葉城與羯丹山王庭。
欲谷設率突厥軍隊殺到楚河邊，看到唐軍僅有五百餘人，不由地輕蔑地對身邊的突厥將士們說：“唐軍的兵力很少，長途跋涉萬里來到楚河已是精疲力盡，而且唐軍背水而戰，犯了兵家大忌！這次我們要彎刀出鞘，殺盡這些唐軍，活捉薄利特勤！” 他身邊的突厥將士們一聽就熱血沸騰、躍躍欲試。
此刻，欲谷設拔出彎刀，指向唐軍軍營，大喊道：突厥的曳落河們，騎著你們的快馬，拔出你們的彎弓，跟我衝鋒，活捉薄利特勤有重賞！” 說完，戰鼓聲聲、號角連連，一萬八千突厥騎兵緊隨著欲谷設殺向唐軍。
袁天綱看到突厥騎兵衝過來了，騎著戰馬，手舉著薄利特勤贈送的突厥彎刀久久不落下，唐軍飛騎們都手握彎弓搭箭，引而不發。待突厥騎兵跑到距離唐軍僅一百五十步以內時，袁天綱立即命令：“放箭！”。於是，唐軍飛騎紛紛向衝過來的突厥騎兵放箭，只聽到“嗖！嗖！” 跑在前列的突厥騎兵紛紛中箭墜馬，但是，彪悍的突厥騎兵仍前仆後繼地繼續往前衝。
突厥騎兵距離唐軍還有一百步、八十步、五十步，袁天綱厲聲命令：“衝鋒！” 於是大唐飛騎們丟棄彎弓、手持唐橫刀，嗷嗷叫地向突厥騎兵進行反衝鋒。兩軍相遇，鋼刀的磕碰聲、人馬的廝殺聲，混成一片，雙方不斷地有人中刃墜馬，鮮血撒在草原上。
約摸拼殺了一個多時辰，由於唐軍人數處於絕對劣勢，人數逐漸減少至二百餘飛騎，力量漸漸不支，向楚河邊打邊撤，慢慢地被突厥人三面包圍。袁天綱在楚河邊看到唐軍已經撤無可撤，再撤退就要被趕進楚河餵魚了，於是大呼：“大唐的勇士，我們不能再撤了，與其退而屈辱橫死，不如向前而生！殺啊！” 大唐飛騎們聽聞，如打雞血一般停止撤退，殺紅眼般拼命地向蜂擁而至的突厥人反衝鋒。
突厥人看到唐軍這樣不怕死的反衝鋒，也有些膽怯了，竟然被處於絕對劣勢的唐軍打成膠合狀態。這時，突然有一突厥騎兵喊道：“碎葉城破了！” 突厥人紛紛回頭望碎葉城，發現城牆上的突厥旌旗不見了，全部換成了唐軍旌旗。頓時，突厥軍隊頓時軍心動搖，如土崩般瓦解，紛紛回援碎葉城，因為碎葉城裡有他們的家眷。
袁天綱看到突厥軍隊亂了，立刻指揮大唐飛騎跟隨在突厥軍隊後面一頓猛殺、猛打、猛追！一直追到碎葉城下。這時碎葉城上已經被薄利特勤率領的二百飛騎佔領，城上遍佈唐軍旌旗。
原來，袁天綱率領的五百飛騎沿著河岸背水擺開陣勢。背水歷來是兵家絕地，一旦背水，非死不可。欲谷設看到唐軍的背水列陣，大笑袁天綱不懂兵法，不留退路，自取滅亡。
然而，袁天綱派薄利特勤率領四百七十餘飛騎，每人拿一面唐軍旌旗，從楚河上游偷渡，趁著欲谷設率突厥軍隊離開碎葉城，薄利特勤率隊悄悄地摸進碎葉城，以迅而不及掩耳之勢俘虜了守城的一千突厥人，城牆上全部換上唐軍的旌旗；然後薄利特勤留下二百飛騎守城，分兵二百七十飛騎直搗城外羯丹山下的王庭。等到了王庭，俟利發率領一千突厥人正在等候楚河前線欲谷設的訊息，被薄利特勤偷襲成功，留守王庭的一千突厥人被殺得作鳥獸散，俟利發也被俘虜。
欲谷設率領著殘兵敗將困於碎葉城下而不能進城，眼見著袁天綱率領的唐軍殺過來，再不撤就要被反包圍了，於是又慌不擇路地向羯丹山的王庭撤退，結果在那又被唐軍兩面夾擊，突厥軍隊大敗，紛紛束手就擒。欲谷設看到此情形，也顧不得難友俟利發了，帶上數百突厥親衛策馬往羯丹山裡逃跑。袁天綱曾在西突厥王庭肆葉護可汗的盛宴上見過欲谷設，見他想溜，於是毫不猶豫地舉起獵槍，衝著他逃跑的方向就是一槍，一下子射中他的馬，他一個倒栽蔥撲倒在地，衝上來的飛騎準備俘虜欲谷設時，其一突厥親衛將自已的馬送給他，他騎上馬逃之夭夭。