公元七一五年十一月底，張孝嵩到了龜茲城，恰好遇到了因抵抗阿了達失敗，而來求助於安西副都護呂休璟的拔漢那國王。
張孝嵩對正在猶豫不決的呂休璟說“歸附於大唐幾十年的藩屬國拔汗那國，此次遭到大食和吐蕃扶持的阿了達的攻擊，倘若大唐不管，以後何以再有資格號令西域各藩屬國？”
呂休璟說“張大人，你是皇上派遣來巡邊的監察禦史，此次更是以欽差大臣的身份行事，有當機專斷的權利。所以此時安西都護府的兵力，和各部落征調的兵力，由你統一指揮吧。”
張孝嵩帶領三百士兵騎馬到碎葉城，與定遠道行軍大總管阿史那獻，進行了會見。兩人決定立即組織軍隊，討伐藩屬國拔漢那，以及粟特諸國國內的大食和吐蕃軍隊。
接下來，張孝嵩和阿史那獻，號召附近的胡祿屋、葛邏祿、鼠尼施等部落出兵共討阿了達。然後，張孝嵩要求突騎施出兵三千，結果突騎施出了五千騎兵。張孝嵩將從各部落征集的兵馬，帶到龜茲城，進行了簡單練兵，與安西都護府的軍隊，進行了盔甲樣式的完全統一。
張孝嵩率領安西都護府一萬兵馬，再加上從各部落征集的八千兵馬，一共一萬八千兵馬，向大食和吐蕃扶持的傀儡政權，已攻占了拔漢那國的阿了達政權，發起了長驅直入的攻擊。
根據原計劃，定遠道行軍大總管阿史那獻，帶領五萬兵力，從碎葉城出發向南進攻蔥嶺地區，策應張孝嵩的行動。阿史那獻一舉收複了，陷入大食和吐蕃控製下的蔥嶺地區。
張孝嵩帶領一萬八千騎兵，出龜茲鎮向西挺上千裡，攻占了數百座被大食控製了的，昭武九姓諸國的城池。張孝嵩率軍隊打到了阿了達駐紮的連城，他親自披甲上陣，督率士兵快速攻城。從那天的巳時開始，直至那天的酉時，唐軍連屠了阿了達三座城堡，俘獲、斬首共計一千餘人。阿了達見大勢已去，僅帶了幾名騎兵逃竄入山穀裡麵了。
在張孝嵩攻陷拔汗那，挫敗阿了達和大食，吐蕃聯軍的同時，阿史那獻讓米國國王帶路，相繼收複了石國、西曹國、曹國。
康國國王看到阿史那獻，和張孝嵩帶領的唐軍所向披靡，所到之處大食和吐蕃聯軍節節敗退，他大喜過望，殺死了殘酷壓迫粟特人的大食官員，主動迎接大唐軍隊。
張孝嵩與阿史那獻在康國會師，唐軍猶如鋼鐵之師，此次戰爭，以較少的傷亡，殺敵，俘虜敵軍兩三千人。
張孝嵩緊接著傳檄諸國如若有聽從大食和吐蕃的指使，對抗大唐者，唐軍將會為維護大唐邊疆的安寧，而對其展開攻擊。
一時間，唐軍聲威震動西域。大食、康居、凜賓、大宛等八國，全都派遣使者請求投降。
此時在大唐北庭都護府以北，藩屬國突騎施以東的後東突厥墨啜，正虎視眈眈地窺視著大唐西域。墨啜聽說大食和吐蕃，已經控製了粟特諸國（也就是昭武九姓諸國），並且扶持阿了達為拔漢那王，在唐的藩屬國拔漢那國內發動叛亂，原來的拔汗那王已經失敗。
墨啜像草原上的蒼鷹，戈壁灘上的惡狼，想趁西域諸藩屬國，在大食和吐蕃乾預下，發生動亂，使得大唐西域一片混亂之時，進攻西域或突騎施，分一杯羹。
結果，讓墨啜等到的情報是，大唐出了一位新的將軍，名叫張孝嵩，帶領唐軍橫掃了整個西域諸藩屬國。不用說粟特諸國和拔漢那國的阿了達了，就連大食都派出使者投降了。墨啜歎了一口氣“唉！怎麼會這樣呢？撤軍回朝。”
墨啜從邊境上灰溜溜地撤軍，回了老巢。
張孝嵩在西域為大唐帝國的邊疆穩定，做出了貢獻。這一年過年，他要在安西都護府過了，因為眼看就要到年底了，他剛帶兵從西域各藩屬國，回到龜茲城不久。他身披戰甲騎馬帶領軍隊長途奔襲作戰，已經很勞累了，實在是不想再接著返回長安城了。
玄宗在臘月二十八的早朝上說“張孝嵩這時候還在龜茲城，他是要在龜茲城過年了。他和阿史那獻的戰報，都已經來到了。他與阿史那獻一起，取得了很好的戰績，一舉打出了大唐的國威。經過這一戰，大唐的西域又要穩定幾年了。”
姚崇說“陛下，張孝嵩一介文臣，能取得如此輝煌的戰績，實屬難能可貴，應該嘉獎他的戰功。根據阿史那獻和張孝嵩發來的兩份戰報看，張孝嵩有統籌組織這次作戰行動的功勞，並且身先士卒，戰績頗高立了大功。他帶一萬八千兵馬，攻城拔寨，殺敵俘敵一千多人，打敗吐蕃、大食、拔汗那阿了達聯軍，攻下拔漢那的連城，趕走僅帶數人的阿了達。微臣以為，雖然阿史那獻也表現不俗，立了戰功，但是頭等功當屬張孝嵩。”
玄宗說“看了兩份戰報後，朕也是這樣認為的。張孝嵩本來可以在長安城，和家人過一個團圓年的，可他主動和朕談了西域的混亂危機形勢，主動請纓，再赴西域，以試圖穩定西域局勢。張孝嵩精神可嘉，能力也是不俗的。朕會在過年後，對張孝嵩以及阿史那獻進行封賞。”
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