在征服了吐蕃與西突厥以後，東突厥又對大唐發動了進攻。延載元年（694年）正月，吐蕃大汗阿史那默，發兵接連進攻靈州、涼州（治今甘肅武威市）。八月十七日，武則天任命王孝傑為瀚海道（治今蒙古哈爾和林西北）行軍總管，由當時的朔方道大總管薛懷義統一指揮，反擊東突厥的進犯。證聖元年（695年）初，正月二十六日，武則天任命王孝傑為朔方道總管，準備對東突厥發動反擊。
四、再戰失利 貶為庶民
正當王孝傑準備出征進攻東突厥時，吐蕃內部發生內亂。證聖元年（695年）七月十五日，掌握大權的吐蕃大倫噶爾·欽陵及其弟噶爾·讚婆率大軍，對唐朝發動進攻。他取道臨洮（今甘肅臨洮），進軍河西，首先切斷唐與西域的聯係通道，然後進一步奪取西域。第二年，萬歲通天元年（696年）武則天任命王孝傑為肅邊道行軍大總管、婁師德為副總管，征討吐蕃反叛軍隊。這年三月，發生了著名的羅汗山之戰，噶爾·欽陵決定背水一戰，他集中優勢兵力，選擇有利地形，居高臨下，前阻後堵，大敗唐軍，唐軍傷亡慘重。為了取得對吐蕃戰爭的勝利，這次大戰，武則天特別派張仁願為監軍，但張與王向來不和，於是，他以監軍的特權向武則天彙報，說王孝傑要負戰敗的全部責任。武則天盛怒之下，降旨王孝傑免官削為庶民，讓解甲回老家。婁師德占了點便宜，稍好一些被降職使用，貶為原州（今寧夏固原）員外司馬。
五、征討契丹 孝傑陣亡
萬歲通天元年（696年），發生了契丹人鬆漠都督李盡忠、歸誠州刺史孫萬榮的反叛，契丹軍大舉進攻唐朝邊境，攻陷營州，殺死都督趙文祤。這時，武則天因為殺了許多名將，已經派不出什麼大將來，武則天隻好先用突厥軍隊來抵禦契丹，但又怕因此突厥強大，會成為唐朝新的威脅。後來，又勉強派出不怎麼出名的左鷹揚衛將軍曹仁師、右金吾大將軍張玄遇、左威衛大將軍李多祚、司農少卿麻仁節等二十八個將領，出兵征討。八月，在黃麞穀（今河北遷安東北）之戰，唐朝二十八路大軍全部被殲滅，契丹李盡忠也戰死，孫萬榮軍接連攻占了冀州（今河北冀縣）、瀛州（治河間，今屬河北）。武則天這時實在派不出有才幹的將軍擔任統帥，於是想起了被貶的大將、宰相王孝傑。她複詔白衣王孝傑為清邊道總管，率羽林衛將軍蘇宏暉為後軍總管，領兵十八萬，征討契丹孫萬榮軍。神功元年（697年）三月十二日，王孝傑的大軍與契丹孫萬榮大戰於東硤穀，這裏道路狹窄，突厥兵特別多，王孝傑親率精銳之師作為先鋒，且戰且前，等到剛出東硤穀口，契丹兵已經包圍上來，王孝傑急忙布方陣抵禦契丹兵。正在激烈戰鬥之時，後軍總管蘇宏暉因為懼怕契丹軍人多，棄甲而遁，逃之夭夭，陷王孝傑孤軍奮戰。沒有後麵的援兵，契丹軍乘機四麵圍攻，唐軍陣腳潰亂，王孝傑本人被逼墜崖而死，唐軍士兵幾乎全被契丹軍殺死或者跳崖而死。
此時，由武則天派的張說，就是大唐宰相燕國公張說，在唐朝軍隊中任節度管記。他向武則天如實報告了戰況，武則天向他詢問戰場失敗的具體情況，張說極力稱讚了王孝傑的英勇，以少數兵力抵禦眾多敵人，孝忠國家直到獻身，他說：“孝傑忠勇敢死，乃誠奉國，深入寇境，以少禦眾，但為後援不至，所以致敗。”武則天聽了以後，對王孝傑的英勇獻身的事跡非常感動，她下詔追贈王孝傑為夏官尚書，並封為耿國公。任命他的兒子王無擇為朝散大夫。同時，武則天下詔遣使去前線，對臨陣脫逃的蘇宏暉斬首以徇。但是，武則天派去的使者還沒有到達幽州，蘇宏暉已經又立功贖罪，於是就免於死罪。開元中，唐玄宗還懷念著為國捐軀的王孝傑，就升任他的兒子王無擇為左驍衛大將軍，同時，唐玄宗下詔，以恩例追贈王孝傑為特進。