今属甘肃等守备。

长孙晟深知沙钵略可汗及其叔侄兄弟达头可汗、阿波可汗、突利可汗各统强兵，俱称可汗，分居四面，内怀猜忌，外示和同等诸多情况，认为对付突厥难以力征，易可离间，于是上书隋文帝：“臣闻丧乱之极，必致升平，是故上天启其机，圣人成其务。伏惟皇帝陛下当百王之末，膺千载之期，诸夏虽安，戎场尚梗，兴师致讨，未是其时，弃于度外，又复侵扰。故宜密运筹策，渐以攘之，计失则百姓不宁，计得则万代之福。吉凶所系，伏愿详思。臣于周末，忝充外使，匈奴倚伏，实所具知。玷厥之于摄图，兵强而位下，外名相属，内隙已彰，鼓动其情，必将自战。又处罗侯者，摄图之弟，奸多而势弱，曲取于众心，国人爱之，因为摄图所忌，其心殊不自安，迹示弥缝，实怀疑惧。又阿波首鼠，介在其间，颇畏摄图，受其牵率，唯强是与，未有定心。今宜远交而近攻，离强而合弱，通使玷厥，说合阿波，则摄图回兵，自防右。又引处罗，遣连奚、霫，则摄图分众，还备左方。首尾猜嫌，腹心离阻，十数年后，承衅讨之，必可一举而空其国矣”隋书长孙晟列传。文中长孙晟详细分析了突厥内部的情况，并针对此情况提出了“远交而近攻、离强而合弱”的提议。隋文帝览表后大悦，召长孙晟面语。长孙晟“复口陈形势，手画山川，写其虚实，皆如指掌”隋书长孙晟列传。隋文帝听后深感新奇，遂采纳了长孙晟的提议，即遣太仆元晖为使者出伊吾首至西面的达头可汗处，特赐狼头纛，故意表示钦敬，礼数甚优。达头可汗回访时，隋文帝又故意将其使者引于沙钵略可汗的使者之上。反间计实施后，沙钵略可汗与达头可汗之间果然发生了猜疑。隋文帝又授长孙晟为车骑将军，出黄龙道，携带大量钱财、赐予奚、契丹等部族。长孙晟至处罗侯处，广布心腹，诱其内附。这样一来，突厥内部被分化，沙钵略可汗变得孤立起来。

开皇二年582年二月，隋文帝下令撤回准备进攻江南陈朝的军队，集中兵力抗拒突厥。四月前，突厥大军进犯隋边。四月，隋上柱国李充部击破突厥于河北山今绥远包头西黄河以北。大将军韩僧寿部击破突厥于鸡头山今甘肃干凉西。五月，高宝宁引突厥兵攻平州治今河北卢龙。突厥悉发40万骑兵，突入长城，分路攻隋。

六月，李充部再败突厥于马邑今山西朔县。达头部攻兰州，在可洛峐今甘肃武威境为凉州总管贺娄子干击败。十月，杨坚因关中形势紧急，派太子杨勇屯兵咸阳，十二月又命大将军虞庆则屯兵弘化今甘肃庆阳。时沙钵略率军10余万进到周盘今甘肃庆阳境，隋行军总管达奚长儒率部2000人迎战，杀伤其万余人。柱国冯昱屯兵乙弗泊、兰州总管叱列长叉守御临洮、上柱国李崇屯兵幽州，皆为突厥所败。于是，突厥纵兵自木硖、石门今宁夏固原西南和西北分两路进击，尽掠武威、金城今兰州、天水、安定今甘肃泾川北、上郡今陕西富县、弘化、延安今延安东北等。沙钵略可汗欲继续南进，达头可汗不从，引兵退走。长孙晟乘势用计，让沙钵略可汗之侄染干告诉沙钵略：“铁勒居突厥以北游牧族等反，欲袭其牙”隋书长孙晟列传。沙钵略可汗恐老营有失，遂撤兵出塞。

此战，沙钵略可汗乘隋朝新立，实力尚不够充实之机，依靠大骑兵集团的快速机动，全面攻掠隋北方要，迫隋进行战略防御，处处抗拒，或作有限还击，败多胜少。隋在加强各守御作战的同时，施用分化突厥，削弱和孤立沙钵略的策略，终于遏制了突厥大规模攻势的发展，长孙晟可谓居功至伟。

经过此战作战，隋文帝深知突厥危害之大，为使隋立于不败之，隋文帝暂时实行战略防御，同时加强反攻准备，充实国力、军力。至开皇三年583年四月，隋文帝乘突厥内部矛盾加剧与灾荒严重之机，命杨爽、河间王杨弘、上柱国豆卢勤、秦州总管窦荣定等并为行军元帅，率军分道反击突厥。

五月，窦荣定率9总管、步骑兵3万出凉州治今甘肃武威道，在高越原今甘肃民勤西北数败阿波可汗军。正在窦荣定军中任偏将的长孙晟，乘机离间突厥，派人对阿波可汗说：“摄图每来，战皆大胜。阿波才入，便即致败，此乃突厥之耻，岂不内愧于心乎且摄图之与阿波，兵势本敌。今摄图日胜，为众所崇，阿波不利，为国生辱。摄图必当因以罪归于阿波，成其夙计，灭北牙矣。愿自量度，能御之乎”隋书长孙晟列传阿波可汗使者到后，长孙晟又对使者说：“今达头与隋连和，而摄图不能制。可汗何不依附天子，连结达头，相合为强，此万全之计。岂若丧兵负罪，归就摄图，受其戮辱邪”隋书长孙晟列传阿波可汗接受长孙晟的建议，留在塞上，派人随长孙晟入朝。

时沙钵略可汗与卫王军战于白道，沙钵略可汗败走至碛，闻阿波可汗心怀二意，加上平日素忌阿波可汗骁悍，沙钵略可汗一气之下抄略了阿波可汗所据之北牙，尽获其众并杀其母。阿波可汗还无所归，遂西奔达头可汗，达头可汗闻讯大怒，遂借兵十余万与阿波可汗，东击沙钵略可汗，复得故，收聚散卒数万，与沙钵略可汗对垒，阿波可汗频胜，势力益增。沙钵略可汗则从此由强变弱。于是又遣使向隋朝贡，并言公主自请改姓，乞为隋文帝女，隋文帝许之。

开皇四年584年，隋文帝遣长孙晟以副使职随虞庆则出使沙钵略可汗，赐公主姓为杨氏，改封大义公主。沙钵略可汗奉诏时不行跪拜之礼。长孙晟劝说道：“突厥与隋俱是大国天子，可汗不起，安敢违意。但可贺敦为帝女，则可汗是大隋女婿，奈何无礼，不敬妇公乎”沙钵略可汗这才笑着对左右官员说：“须拜妇公，我从之耳”隋书长孙晟列传。于是乃拜诏书。长孙晟还朝后授仪同三司、左勋卫车骑将军。

开皇五年585年七月，沙钵略可汗向隋请和称藩。从此北部边患基本消除，解除了隋朝南下灭陈的后顾之忧。

开皇七年587年四月，沙钵略可汗卒，其部众立其弟处罗侯为莫何可汗，请隋廷承认。隋廷遣长孙晟持节前去祝贺，并赐以鼓吹旗幡，拜其弟处罗侯为莫何可汗，其子雍闾为都兰可汗即叶护可汗。处罗侯趁机对长孙晟说：“阿波为天所灭，与五六千骑在山谷间，伏听诏旨，当取之以献”隋书长孙晟列传。当时隋文帝正召集文武官商议此事，乐安公元谐认为：“请就彼枭首，以惩其恶”隋书长孙晟列传。而武阳公李充则认为应“请生将入朝，显戮以示百姓”隋书长孙晟列传。隋文帝问长孙晟：“于卿何如”长孙晟回答说：“若突厥背诞，须齐之以刑。今其昆弟自相夷灭，阿波之恶，非负国家，因其困穷，取而为戮，恐非招远之道，不如两存之”隋书长孙晟列传。隋文帝纳其言。莫何可汗随即率部打着隋所赐旗鼓西击阿波可汗。阿波部下以为莫何已得隋兵助阵，丧失斗志，望风归降。莫何可汗遂生擒阿波可汗。

开皇八年588年十一月，莫何可汗继续西击邻国，中流矢而死，都兰可汗继位。长孙晟奉命携带陈国所献宝器的前去吊唁。

开皇十三年593年，流民杨钦流亡至都兰可汗处，谎称彭国公刘昶与宇文氏女共谋反隋，特遣其来密告于大义公主。对此，都兰可汗深信不已，从此不向隋朝进贡。为探听突厥动向，长孙晟奉命出使突厥。大义公主见到长孙晟后，言辞不逊，并派心腹安遂迦与杨钦计议，煽动都兰可汗反隋。