公元七一五年十一月底，张孝嵩到了龟兹城，恰好遇到了因抵抗阿了达失败，而来求助于安西副都护吕休璟的拔汉那国王。
张孝嵩对正在犹豫不决的吕休璟说：“归附于大唐几十年的藩属国拔汗那国，此次遭到大食和吐蕃扶持的阿了达的攻击，倘若大唐不管，以后何以再有资格号令西域各藩属国？”
吕休璟说：“张大人，你是皇上派遣来巡边的监察御史，此次更是以钦差大臣的身份行事，有当机专断的权利。所以此时安西都护府的兵力，和各部落征调的兵力，由你统一指挥吧。”
张孝嵩带领三百士兵骑马到碎叶城，与定远道行军大总管阿史那献，进行了会见。两人决定立即组织军队，讨伐藩属国拔汉那，以及粟特诸国国内的大食和吐蕃军队。
接下来，张孝嵩和阿史那献，号召附近的胡禄屋、葛逻禄、鼠尼施等部落出兵共讨阿了达。然后，张孝嵩要求突骑施出兵三千，结果突骑施出了五千骑兵。张孝嵩将从各部落征集的兵马，带到龟兹城，进行了简单练兵，与安西都护府的军队，进行了盔甲样式的完全统一。
张孝嵩率领安西都护府一万兵马，再加上从各部落征集的八千兵马，一共一万八千兵马，向大食和吐蕃扶持的傀儡政权，已攻占了拔汉那国的阿了达政权，发起了长驱直入的攻击。
根据原计划，定远道行军大总管阿史那献，带领五万兵力，从碎叶城出发向南进攻葱岭地区，策应张孝嵩的行动。阿史那献一举收复了，陷入大食和吐蕃控制下的葱岭地区。
张孝嵩带领一万八千骑兵，出龟兹镇向西挺上千里，攻占了数百座被大食控制了的，昭武九姓诸国的城池。张孝嵩率军队打到了阿了达驻扎的连城，他亲自披甲上阵，督率士兵快速攻城。从那天的巳时开始，直至那天的酉时，唐军连屠了阿了达三座城堡，俘获、斩首共计一千余人。阿了达见大势已去，仅带了几名骑兵逃窜入山谷里面了。
在张孝嵩攻陷拔汗那，挫败阿了达和大食，吐蕃联军的同时，阿史那献让米国国王带路，相继收复了石国、西曹国、曹国。
康国国王看到阿史那献，和张孝嵩带领的唐军所向披靡，所到之处大食和吐蕃联军节节败退，他大喜过望，杀死了残酷压迫粟特人的大食官员，主动迎接大唐军队。
张孝嵩与阿史那献在康国会师，唐军犹如钢铁之师，此次战争，以较少的伤亡，杀敌，俘虏敌军两三千人。
张孝嵩紧接着传檄诸国：如若有听从大食和吐蕃的指使，对抗大唐者，唐军将会为维护大唐边疆的安宁，而对其展开攻击。
一时间，唐军声威震动西域。大食、康居、凛宾、大宛等八国，全都派遣使者请求投降。
此时在大唐北庭都护府以北，藩属国突骑施以东的后东突厥墨啜，正虎视眈眈地窥视着大唐西域。墨啜听说大食和吐蕃，已经控制了粟特诸国（也就是昭武九姓诸国），并且扶持阿了达为拔汉那王，在唐的藩属国拔汉那国内发动叛乱，原来的拔汗那王已经失败。
墨啜像草原上的苍鹰，戈壁滩上的恶狼，想趁西域诸藩属国，在大食和吐蕃干预下，发生动乱，使得大唐西域一片混乱之时，进攻西域或突骑施，分一杯羹。
结果，让墨啜等到的情报是，大唐出了一位新的将军，名叫张孝嵩，带领唐军横扫了整个西域诸藩属国。不用说粟特诸国和拔汉那国的阿了达了，就连大食都派出使者投降了。墨啜叹了一口气：“唉！怎么会这样呢？撤军回朝。”
墨啜从边境上灰溜溜地撤军，回了老巢。
张孝嵩在西域为大唐帝国的边疆稳定，做出了贡献。这一年过年，他要在安西都护府过了，因为眼看就要到年底了，他刚带兵从西域各藩属国，回到龟兹城不久。他身披战甲骑马带领军队长途奔袭作战，已经很劳累了，实在是不想再接着返回长安城了。
玄宗在腊月二十八的早朝上说：“张孝嵩这时候还在龟兹城，他是要在龟兹城过年了。他和阿史那献的战报，都已经来到了。他与阿史那献一起，取得了很好的战绩，一举打出了大唐的国威。经过这一战，大唐的西域又要稳定几年了。”
姚崇说：“陛下，张孝嵩一介文臣，能取得如此辉煌的战绩，实属难能可贵，应该嘉奖他的战功。根据阿史那献和张孝嵩发来的两份战报看，张孝嵩有统筹组织这次作战行动的功劳，并且身先士卒，战绩颇高立了大功。他带一万八千兵马，攻城拔寨，杀敌俘敌一千多人，打败吐蕃、大食、拔汗那阿了达联军，攻下拔汉那的连城，赶走仅带数人的阿了达。微臣以为，虽然阿史那献也表现不俗，立了战功，但是头等功当属张孝嵩。”
玄宗说：“看了两份战报后，朕也是这样认为的。张孝嵩本来可以在长安城，和家人过一个团圆年的，可他主动和朕谈了西域的混乱危机形势，主动请缨，再赴西域，以试图稳定西域局势。张孝嵩精神可嘉，能力也是不俗的。朕会在过年后，对张孝嵩以及阿史那献进行封赏。”