然而，从田仁琬到盖嘉运，再到夫蒙灵詧，连续三任的安西军事长官都曾经出兵征讨小勃律，但每次都无功而返，玄宗对此十分不满。天宝六年（公元747年），夫蒙灵詧向玄宗推荐了高仙芝。玄宗立刻下诏，任命高仙芝为行营节度使，率一万骑兵远征小勃律。
天宝六年四月，高仙芝率部从安西都护府（治所在龟兹镇，今新疆库车县）出发，沿塔克拉玛干沙漠北缘向西南行进，经拔焕城、握瑟德、疏勒，越过葱岭（帕米尔高原）、播密川，最后抵达特勒满川，进逼吐蕃人控制的军事要塞连云堡（克什米尔西北），整个行军过程耗时三个多月。
连云堡是通往小勃律的必经之地，有吐蕃驻军一千余人，另外在城堡南部十五里处还有一座依山而建的吐蕃军营，驻兵八九千人。也就是说，吐蕃在连云堡一带的守军共约一万人，与高仙芝的兵力大体相当。吐蕃军队依险而守，以逸待劳，而唐军刚刚经过一百多天的长途跋涉，人困马乏，局面显然对唐军极为不利。
不过，唐军也有一个优势，那就是吐蕃军队无论如何也不会想到，唐军会奔袭千里，从天而降，所以唐军可以抓住先机，打吐蕃一个措手不及。
高仙芝兵分三路，于七月十三日拂晓会师于连云堡外。当地有一条河叫婆勒川，其时正逢涨水，唐军难以涉渡。高仙芝一边派人寻找河中水浅处，一边下令所有将士每人携带三日口粮，轻装上阵，准备强行渡河。将士们看着哗哗流淌的河水，都说高仙芝疯了。
暂且不说在没有船只的情况下怎么过河，就算勉强能过，万一连云堡的敌军察觉，打唐军一个“半渡”，这一万人马岂不是要全部扔到河里喂鱼？！
可军令如山，众将士没有办法，只好硬着头皮跟高仙芝走。
令将士们喜出望外的是，沿着河岸走了不远，果然找到了一处水浅可渡的地方，结果人不湿旗，马不湿鞍，一万人马全都安全渡过婆勒川。高仙芝大笑道：“倘若敌人趁我们半渡时发动袭击，我军必败无疑。可现在我军既已安全渡河，并集结成战斗队形，连云堡就是老天爷送给咱们的礼物了！”
随后，高仙芝下令全军对连云堡及南部军营同时发起强攻。面对唐军的突然袭击，吐蕃守军大为惊骇，但仍然凭借险要的地形和坚固的工事顽强抵抗，如蝗箭矢和巨石檑木纷纷而下，给仰攻的唐军造成了一定的伤亡。
正面进攻受阻，高仙芝立刻召来军中骁将李嗣业，命他率领一支陌刀敢死队，绕开正面之敌，从后山悬崖攀登上去，出其不意，攻其不备。李嗣业临行前，高仙芝给他下了死命令，要他必须在中午之前解决战斗。
所谓陌刀，就是两面开刃的长柄大刀，是唐军野战步兵的重要武器，既可以砍人，也可以劈马，列阵时“如墙而进”，在近身肉搏中具有极为可怕的攻击力。高仙芝麾下的这支陌刀队，是安西唐军中最精锐的部队，个个训练有素，勇悍过人；尤其是这个李嗣业，更是安西唐军中著名的善使陌刀的猛将。
正是由于陌刀队超强的战斗力，高仙芝才会在这个关键时刻将其投入战斗。
李嗣业受命后，手执战旗，率陌刀队从险峻之地攀上山岭，突然出现在吐蕃守军的后侧。与此同时，高仙芝亲率大军再度实施正面强攻。吐蕃人腹背受敌，加上李嗣业的陌刀队从背后杀了上来，他们已经无险可守，军心顿时涣散。唐军则越战越勇，从辰时（早晨七点）至巳时（十一点）左右，共歼灭吐蕃守军五千多，俘敌一千余人，吐蕃余众纷纷逃散。
此战唐军大获全胜，不仅顺利攻克连云堡，而且缴获了一千多匹战马和不可胜数的军资器械。
高仙芝的远征军虽然初战告捷，但是也等于向吐蕃人暴露了自己的行踪和作战意图。如果要完成既定的战略目标——征服小勃律，这支唐军势必要在敌人已经察觉的情况下，在吐蕃人的势力范围内孤军深入，其面临的危险是不言自明的。
军中将士开始生出畏难情绪。
尤其是玄宗派来的监军宦官边令诚，更是越想越怕，说什么也不敢再前进半步。
可高仙芝是不会退缩的。
不征服小勃律，他绝不会鸣金收兵。
这就是普通将领和名将的差别。一个人之所以能成为名将，不仅在于他能够战胜强敌，更在于他能够战胜自己内心的恐惧。就像有个哲人曾经说过的那样：勇气并不是不害怕，而是即使害怕也要去做。
高仙芝并非不知道孤军深入的危险，也并非不感到害怕，而是他知道——成功就是在别人选择放弃的时候，你选择坚持！
高仙芝没有强迫边令诚，而是让他和三千名伤病羸弱的士兵留守连云堡，自己则亲率六千余人继续向小勃律挺进。
三日后，唐军进抵帕米尔高原的坦驹岭（克什米尔吉尔吉特市西北）。这里山峦高耸，崎岖险峻，自然条件极为恶劣，将士们在艰难的行军过程中不断发出抱怨。而且，就在坦驹岭前方四十里处，还有一座名叫阿弩越的胡人城堡，也是亲附吐蕃的。将士们在疲惫和畏难情绪的影响下，内心的不满终于达到顶点，于是一个个驻足不前，并纷纷质问高仙芝：“大帅这是要带我们去哪？您瞧瞧这路是人走的吗？！”
面对愤怒的士兵，高仙芝镇定自若地说：“前面就是阿弩越城，我估计他们听到我军到来的消息，必定会开门投降，你们不必担忧。”
高仙芝话音刚落，就有哨探来报，说有二十余名身着胡服的骑手，从阿弩越城方向过来了。片刻后，胡骑被带到高仙芝面前，对着高仙芝和在场的将士说：“听说大唐军队前来，阿弩越城主特地派我等前来迎接将军，并且砍断了婆夷河（印度河上游支流）上的藤桥，准备跟吐蕃人断交。”
众将士闻言，顿时转忧为喜，刚才的满腹牢骚全都一扫而光。
高仙芝笑了，下令全军立刻翻越坦驹岭，向阿弩越城进发。
其实，这是高仙芝演的一出戏。
所谓的阿弩越城主欢迎唐军、与吐蕃断交云云，纯属子虚乌有。这二十余名胡骑并非阿弩越人，而是高仙芝命人假扮的。他料定一路走到这里，将士们的忍耐力肯定会达到极限，而小勃律已经近在咫尺，高仙芝绝不允许自己功亏一篑，所以才暗中安排了这一幕，以便给大家打一针强心剂。
这个善意的谎言当然取得了很好的效果。
可问题是，阿弩越人真的会投降吗？万一他们闭门拒守，高仙芝的谎言被戳穿，他在军中的威信岂不是要彻底扫地？
这种可能性很大，但是高仙芝别无选择。
他只能赌——赌阿弩越人真的会投降。
命运之神最后还是站在了高仙芝这边。三日后，当唐军千辛万苦翻越坦驹岭，最后出现在阿弩越城下的时候，果然看见了列队迎接他们的阿弩越人，还有一个朝他们全然洞开的城门。
高仙芝让将士们在阿弩越城休整了一天，次日便命部将席元庆为前锋，率一千人向小勃律火速推进，并向小勃律国王传达了这样的信息：“我们不占领你的城池，也不破坏你们的桥梁，只是要借个道，目标是大勃律国。”
小勃律国王当然不会轻易被高仙芝忽悠，可他又没有实力阻挡唐军，无奈之下，只好带着王后（吐蕃公主）和臣民们逃离王城，躲进了山区，准备在此等待吐蕃援军。
小勃律人的反应不出高仙芝所料。席元庆临行前，高仙芝就曾对他面授机宜：“小勃律听说大唐兵至，其君臣百姓必定会躲进山谷，你要展开宣传攻势，呼吁小勃律臣民走出山谷，只要投降，就赏赐绸缎，并说明这是大唐皇帝的敕令，至于那些亲附吐蕃的大臣，你必须把他们逮捕关押，听候我的处置。”
席元庆依计而行。小勃律的多数臣民随即投降了唐军，国王和王后则逃进了深山的石窟中。高仙芝抵达后，将几名亲附吐蕃的大臣斩首示众，然后派兵封锁山区。与此同时，高仙芝还派人毁坏了小勃律与吐蕃之间的唯一通道——位于婆夷水上的一座藤桥。
数日后，当一支吐蕃援军马不停蹄地赶到婆夷河岸时，藤桥早已不复存在，吐蕃人只能望着湍急的河水干瞪眼。婆夷河面的宽度大约与一支箭的射程相当，吐蕃人随即拼命抢修这条桥梁，但是桥梁修成之后，时间已经过去了整整一年。
吐蕃人既已鞭长莫及，小勃律就彻底落入高仙芝的掌心了。
经过十多天的地毯式搜索，唐军终于在一处隐蔽的山洞中抓获了小勃律国王和王后。至此，亲附吐蕃的小勃律政权终于覆灭。高仙芝扶植了一个亲唐的新政府，彻底控制了小勃律，达成了此役的战略目标，圆满完全了玄宗交给他的使命。
此次长途奔袭小勃律，虽然战役规模不大，但却具有十分重大的战略意义。因为此役重新打通了唐朝与中亚诸国的联络通道，使大唐帝国重新获得了中亚的控制权，也极大地打击了吐蕃的扩张野心。
此役的胜利，确立了高仙芝作为大唐名将的地位。
天宝六年八月，高仙芝押着小勃律国王和王后班师回朝。得胜归来的高仙芝按捺不住心中的喜悦，行至播密川时，便派快马先行入朝，直接向玄宗呈上了捷报。
如果高仙芝是安西唐军的一把手，这么做当然没什么不妥。可问题是，他还有一个顶头上司夫蒙灵詧。高仙芝越过上司直接向皇帝奏捷，显然没把夫蒙灵詧放在眼里。
夫蒙灵詧为此暴跳如雷。
高仙芝回来后，夫蒙灵詧不仅没有半句表扬的话，反而指着他的鼻子一通臭骂：“啖狗粪高丽奴！汝官皆因谁得，而不待我处分，擅奏捷书？高丽奴！汝罪当斩，但以汝新有功不忍耳！”（《资治通鉴》卷二一五）
你这个吃狗屎的高丽奴才！你的官位都是谁给你的，竟然不等我处置，就擅自奏捷？！该死的高丽奴，论罪当把你斩首，只是看在你新立大功的份上，不忍心杀你罢了！
面对这个满口污言秽语、近乎丧失理智的顶头上司，高仙芝无言以对，只好伏地叩首，不停地谢罪。
然而，此时的高仙芝已经不是过去的高仙芝了。无论夫蒙灵詧如何怒发冲冠、妒火中烧，也终究遏制不住高仙芝业已崭露的锋芒。
换句话说，此刻的高仙芝已经在玄宗心目中获得了比夫蒙灵詧更高的地位。
除了玄宗对高仙芝的赏识，还有一个人也在关键时刻帮了高仙芝。
他就是此次远征小勃律的监军宦官边令诚。
尽管边令诚到了连云堡就畏缩不前了，在这场奔袭战中几乎没起到任何作用，但在他自己看来，此役的胜利也有他一份功劳。如今夫蒙灵詧打压高仙芝，就等于把他也给打压了，所以边令诚立刻向玄宗呈上密奏，声称高仙芝深入敌国万里，为国家建立奇功，眼下却受到夫蒙灵詧的排挤，终日惶惶不安，实在是冤枉。
众所周知，自从开元中后期开始，玄宗就日益变得好大喜功，对于那些能够扬威异域、建立边功的将领，玄宗从来都是青睐有加、关怀备至的。而今高仙芝把前面三任节度使没有啃下的硬骨头啃下来了，玄宗自然是对他另眼相看。接到高仙芝的捷报后，玄宗正寻思着怎么犒赏他，现在突然接到边令诚替高仙芝喊冤的奏疏，玄宗当然对夫蒙灵詧大为不满。
随后，玄宗立即颁下一道诏书，征召夫蒙灵詧回朝，同时提拔高仙芝为安西四镇节度使，兼摄鸿胪卿和御史中丞，彻底取代了夫蒙灵詧。
高仙芝征服小勃律之后，吐蕃极为不甘，遂指使位于印度北部的朅师国进攻小勃律，切断了小勃律的运输通道。玄宗得到战报，马上把平定朅师国的任务交给了高仙芝。
天宝九年（公元750年）二月，高仙芝出兵，成功击破朅师国，俘虏其国王勃特没，另立其兄素迦为新国王，将朅师国师置于大唐的控制之下。
至此，高仙芝的声名已经威震中亚。
与此同时，他身上固有的缺点也开始逐渐暴露。
高仙芝虽然是一个智勇双全的人，但他却有两个很大的缺点：一是残忍，二是贪财。随着功名的日益显赫，高仙芝内心的杀戮欲和占有欲也随之日渐膨胀。
位于中亚锡尔河流域的石国（今乌兹别克斯坦塔什干市），就在这时候不幸成为高仙芝欲望的牺牲品。
由于大唐帝国在中亚的势力日渐强大，石国有心依附，便派遣使臣去见高仙芝，请求与大唐签署和平条约。高仙芝二话不说就答应了。签约仪式上，宾主双方都很愉快，高仙芝也表现得非常真诚和热情。可此时的石国使臣无论如何也不会想到，石国已经成了高仙芝眼中待宰的羔羊；而这纸所谓的和平条约，也无异于一张温情脉脉的死亡通知书。
在高仙芝看来，石国就是自己送上门来的一块肥肉，他当然乐得把它一口吞下。
天宝九年十二月，高仙芝悍然撕毁和约，亲自带兵入侵石国。
此时的石国君臣依然沉浸在那纸条约所营造的和平幻梦中，根本没有防备，加上军事实力本来就弱，所以短短几天就被高仙芝攻破了。
高仙芝占领石国后，不仅将国王、大臣、士兵和所有青壮年全部俘虏，押回国内，而且还干了两件十足令人诟病的事情：一是屠城，二是劫掠。
高仙芝纵兵屠杀了石国都城的所有老弱妇孺，随后又将石国的财富掳掠一空，其中仅钻石就有十余斛，黄金要五六匹骆驼来拉，其余的宝马和财物更是不计其数。而最让人不齿的是——所有这些财富，全都落入了高仙芝的私人腰包。
毫无疑问，这是一场彻头彻尾的侵略战争。高仙芝发动这场战争的目的，并不是为了国家，而纯粹是为了满足他那嗜血和贪婪的个人欲望。也就是说，这场战争非但对大唐的国家利益毫无增进，反而造成了极大损害。因为从此以后，大唐帝国在石国人，乃至所有中亚人心目中的道义形象就被彻底摧毁了。