蒙古高原自古以來三大語族：通古斯語族、蒙古語族、突厥語族。其中突厥語族由夏商周時代之丁零、到漢朝之高車，到隋唐之鐵勒，都是武力強大的部族，即使在非突厥語族稱雄的時代，突厥人也可靠其強大軍力受到其他統治者召募為雇傭兵集團，並進而影響世界局勢發展。
隋煬帝楊廣大業元年（605年），西突厥泥撅處羅可汗攻打鐵勒諸部，課以重稅。懷疑薛延陀諸部謀反，誅殺鐵勒諸部酋長數百人。鐵勒諸部叛西突厥，薛延陀部俟斤之子乙失缽（也咥）自立為小可汗，割據燕末山之北。
貞觀二年（628年），西突厥統葉護可汗被殺，西突厥大亂，乙失鉢之孫夷男率薛延陀部落七萬餘家附東突厥。東突厥頡利可汗政衰，夷男率徒屬，叛東突厥，攻打頡利可汗，大破之。頡利部諸姓多叛頡利可汗，歸順夷男推戴他為共主，夷男即位。唐太宗遣遊擊將軍喬師望，拜夷男為薛延陀真珠毘伽可汗，賜鼓纛。
夷男大喜，遣使向唐朝貢納方物，在大漠以北鬱督軍山下建牙。東至靺鞨、西至西突厥、南接沙磧、北至俱倫水，迴紇、拔野古、阿跌（Ädis）、同羅、僕骨、霫)等部落都附屬於他的薛延陀汗國。
貞觀三年（629年）八月、夷男遣弟弟統特勒朝唐。太宗深厚安撫，賜寶刀及寶鞭。但是薛延陀與受到唐朝扶植的東突厥阿史納思摩雙方不斷交戰搶地盤。
貞觀十五年（641年）十一月，夷男之子「大度設」率同羅，僕骨，回紇，靺鞨，霫兵20萬屯駐白道川，攻打據守善陽嶺的東突厥李思摩部。李思摩遣使去唐朝廷請援，太宗派遣英國公李世勣、蒲州刺史薛萬徹率領步騎數萬於十二月，經由白道川至青山進擊薛延陀，遭遇到大度設，經過累月追擊。至諾真水，
大度設安營10里拒敵。薛延陀部以前，擊敗沙鉢羅和阿史那社爾，以步戰取勝、現在以同樣的戰法擊敗突厥兵。薛延陀部乘勝追擊。李世勣率兵抵擋，薛延陀部萬箭齊發，唐軍馬匹多被射死。李世勣命令士兵們都下馬，手執長槊，往前直衝，薛延陀部潰敗。副總管薛萬徹率數千騎俘獲薛延陀部牽馬的士兵，薛延陀部失馬。薛延陀部大敗，大度設逃走。夷男請求和東突厥（李思摩政權）和解，遣使謝罪。
夷男繼續定期攻打突厥。當唐太宗派特使阻止他這樣做，夷男回答說：
我怎麼不敢聽從皇帝的聖旨？但突厥人背叛，不應該被信任。在滅亡他們的國家之前，他們每年入侵中國殺害數千人。我認為，皇帝打敗他們後，他們會成為奴隸，並把他們賞賜給談那個人。而皇帝卻把他們看做自己的兒子一樣，對他們非常禮遇。儘管如此，阿史那結社率還是反叛。它們看起來像人類一樣，但心如野獸，就不應作為人類對待。我接收了皇帝的很多恩典，我沒有什麼可報答的。我願為中國殺死突厥。至尊有命，安敢不從！然突厥翻覆難期，當其未破之時，歲犯中國，殺人以千萬計。臣以為至尊克之，當剪為奴婢，以賜中國之人；
西元644年，趁唐太宗征討高句麗的機會，薛延陀部隊發起新一輪攻勢，擊敗東突厥，迫使阿史那思摩逃回中原。
645年（貞觀十九年），薛延陀創國大汗夷男去世，夷男少子肆葉護「拔灼」
襲殺兄長突利失可汗，
自立為頡利俱利薛沙多彌可汗（簡稱多彌可汗）。這個多彌可汗拔灼施政糟糕，部落民眾不喜歡他。多彌可汗趁唐太宗遠征高句麗
，不在唐朝，入侵攻擊唐朝夏州（寧夏銀川）
。唐朝將軍執失思力征討薛延陀，俘虜數萬人、拔灼輕騎逃走，被回紇酋長吐迷度與僕骨、同羅聯兵進攻薛延陀，多彌大敗。六月十五日命李道宗、阿史那社爾為瀚海安撫大使，執失思力率突厥兵，右驍衛大將軍契苾何力統領涼州及胡族兵，代州都督薛萬徹、營州都督張儉各率本部兵馬，分兵幾路，齊頭並進，進攻薛延陀。多彌可汗見大勢已去，率數騎投奔阿史德時健部落，回紇發兵進攻該部落，殺死多彌可汗，其宗族也被屠戮殆盡。
薛延陀餘眾7萬餘口向西潰逃，擁立夷男侄子咄摩支為伊特勿失可汗。薛延陀部放棄可汗號，唐遣使到唐朝請願到鬱督軍山之北居住。英國公李世勣率九姓鐵勒2萬騎至天山。咄摩支見官軍來，驚恐，向蕭嗣業投降。蕭嗣業帶咄摩支至京師，詔授右武衛將軍，賜田宅。
咄摩支投降唐朝後、剩下的鐵勒部落首領猶豫不定。6月、太宗派兵部尚書固安公崔敦禮、特進英國公李世勣繼續擊破薛延陀部，前後斬首5千餘級，俘虜男女3萬餘人。薛延陀算是徹底滅亡。
鐵勒諸部其他的部落回紇部、拔野古部、同羅部、僕骨部、多濫葛部、思結部、阿跌部、契苾部、跌結部、渾部、斛薛部十一姓各遣送使者朝貢大唐。太宗以部落置13州府6府7州。迴紇部為瀚海都督府、僕骨部為金微都督府、多覽葛（Täläŋüt）部為燕然都督府、拔野古部為幽陵都督府、同羅部為龜林都督府、思結部為盧山都督府、渾部為皋蘭州、斛薛部為高闕州、奚結部為雞鹿州、阿跌部為雞田州、契苾部為榆溪州、思結別部為蹛林州、白霫部為寘顔州。酋長被任命為都督、刺史，設置燕然都護統括全部。
貞觀二十年（646年）、薛延陀部滅亡。剩餘部族併入唐朝或回鶻。之後唐末崛起的沙陀人也有說是薛延陀的後裔。
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