天寶八年（749年）六月，一場攻堅戰打響了，唐軍加上突厥降將阿布思部共有兵力六萬三千人，而吐蕃守軍僅僅數百人。但是，一夫當關，萬夫莫開，吐蕃人據險而守，他們貯藏了足夠的檑木和滾石，牢牢封鎖了通往城中的唯一山道。
唐軍猛攻數日，死傷枕籍，仍然不能得手。哥舒翰焦急萬分，他要殺一儆百，拿攻城先鋒官高秀岩、張守瑜開刀。
高秀岩、張守瑜懇求寬限三日，如果到期不克，甘心伏罪。唐軍不惜一切代價，發起一輪又一輪的衝鋒，死傷數萬人之後，終於如期攻下了石堡城。一將功成萬骨枯，一切都正如王忠嗣的預料。此戰吐蕃方麵有四百人被俘，其中包括大將鐵刃悉諾羅，這個可以直達河湟的戰略要地再次回到了唐軍手中。唐玄宗十分欣慰，哥舒翰因軍功拜特進、鴻臚員外卿，一個兒子成為五品官，賜物千匹，賜莊園一座，加攝禦史大夫。
天寶十一年（752年），又加封開府儀同三司。石堡城之戰雖然讓唐軍付出了慘重的代價，但收複戰略要地的積極作用是不能低估的。大唐以此為契機，步步進逼，全部收複了九曲部落，吐蕃東進的跳板被拆掉了，唐軍在河西、隴右的戰場上占據了絕對的優勢。
到了天寶十三年，大唐與吐蕃的分界線已經推進到青海湖至黃河河曲以西一線，“是時中國盛強，自安遠門西盡唐境凡萬二千裏，閭閻相望，桑麻翳野，天下稱富庶者無如隴右”，哥舒翰每次入朝，總是騎著白駱駝，一天就能行走五百裏。
天寶十三年（754年）七月，哥舒翰在新收複的九曲設置了洮陽（今甘肅臨潭西南）、澆河（今青海貴德境）二郡，成立了宛秀、神策二軍，神策軍後來在唐代宗逃難時護駕有功，入京成為中央政府直接控製的禁軍，德宗、憲宗時常以此軍討伐藩鎮，長安西麵和北麵防禦吐蕃的部分任務也由神策軍來承擔，宿衛和征戰，神策軍充當了頂梁柱的作用。
哥舒翰指揮大軍攻打石堡城並占領了此城，卻死傷大半，正如王忠嗣所言，當代人稱他為名將。在此之前，王忠嗣在朔方的時候，每當到集貿市場時，就以高價買馬來引誘，各蕃聽說後，都競相來交換，來了便賣。所以蕃人的馬匹越來越少，而漢軍越來越壯大。等到了河、隴兩地，又上奏請求遷徙朔方、河東的戰馬九千匹用來補充軍隊，其隊伍又有了壯大。到了天寶末年，戰馬繁殖增長。寶應元年(762)王忠嗣被追贈予兵部尚書。
在大唐帝國興盛階段，包括“開元盛世”時期，大唐帝國的邊境也非一派祥和，而是屢有戰事。在漫長的邊境線上，從東北到西北，從西南到東南，各處皆有戰事。
一方麵，這是由於唐朝將領憑借強大的國力侮辱對方，逼迫對方奮起反抗；
另一方麵，這也是由遊牧民族的掠奪習性造成的。比如從西北到東北一帶邊疆地區，奚人、契丹人、吐蕃人、突厥人，都時常騷擾大唐邊境，搶劫馬匹、糧食、人口，若是遇到小股唐軍前來，便殺敗唐軍，若是遇到大部唐軍，則遠遁大漠之中，避其鋒芒。勵精圖治的玄宗皇帝對此很不滿意，決定改變這種狀況。因此，他屢次督促邊鎮將領對外用兵，施布大唐恩威。王忠嗣得令，也積極響應，策劃了一係列鞏固邊防的戰事。
西元742年，大唐天寶元年，王忠嗣率十萬騎兵北出雁門，與契丹軍隊在桑乾河進行會戰，連續交戰三次，都取得了勝利。當時，奚人和契丹人組成強大的聯軍，卻被王忠嗣率領的軍隊打得全軍覆沒！契丹可汗隻身逃走，不久被部下殺死，契丹36部盡數投唐，幾十年不敢作亂，由是，王忠嗣威名大震。自然，唐軍也是威名大振，耀武漠北，所向披靡。
同年八月，後突厥汗國因內亂反唐，王忠嗣向玄宗獻《平戎十八策》。隨後聯合拔悉密、回紇、葛邏祿三部大敗後突厥汗國。後突厥汗國部眾千餘帳相繼歸唐，從此，後突厥汗國衰落下去，再無力對唐帝國邊境產生實質性的威脅。
但王忠嗣並不沉迷與過去的輝煌之中，而是積極采取措施，先發製人。天寶二年，王忠嗣再度率兵打敗突厥，塞外的局勢因此得到根本性轉變。