怛罗斯之战以后，阿拉伯人并没有敢挥师东进入侵唐朝，甚至都没有尝试攻打近在咫尺的安西四镇。不是不想打，而是不敢打。阿拉伯人知道，怛罗斯之战，他们赢得实属侥幸。唐天宝九载(750年)，安西节度使高仙芝率军攻打石国。兵临城下之时，慑于唐朝军力，石国国王向高仙芝投降。
高仙芝假装应允，趁其防守松懈之际攻入石国都城，俘虏国王，屠城并大肆劫掠。得胜之后，高仙芝班师回京，向唐玄宗献俘。
唐军屠城之时，石国王子在乱兵中逃脱，向西域各国哭诉唐军背信弃义的行为。
此时以大马士革为都城的大食帝国正在崛起，不断向东扩张，陆续征服西域各国，与大唐帝国的势力范围逐渐出现重叠区域，两股强劲势力在西亚交锋，一场大战在所难免。
此时的大食历史上称作黑衣大食，又叫阿巴斯王朝。军队最高统帅为呼罗珊地区(大致在今伊朗、阿富汗、土库曼斯坦一带)总督艾布.穆罕默德。
艾布想趁此机会联合西域诸国攻打唐朝，取得西域的绝对控制权，于是积极策划对唐朝安西四镇的军事进攻。
高仙芝探知大食的战略意图之后，打算主动出击，深入阿拉伯人的势力范围，一举击溃黑衣大食在这一地区的统治。
高仙芝是高丽人，高宗时期唐军打败高丽，高仙芝的祖辈随唐军来到中原定居。高仙芝美姿容，善骑射，富有谋略。
高仙芝自幼随父在西域打仗，逐渐在战争中成长为一位杰出的军事统帅，成名之后几乎没有打过败仗。在他的指挥下，唐军在西域军威赫赫，让西域诸国闻风丧胆，连吐蕃都退出了对西域的争夺。
天宝十载(751年)，高仙芝指挥二万唐军从安西都护府所在地龟兹出发，翻越帕米尔高原，沿途收录突厥葛逻禄部和拔汗那(汉朝时称大宛，盛产汗血宝马)一万人编入唐朝军队，共计三万联军到达怛罗斯。
此时，大食人已经在怛罗斯严阵以待。大食有本土阿拉伯军队四万骑兵，另外还有西域各国组成的联军六万人，共10万人组成联军，实际指挥官为齐雅德。
从战场形式来看，唐军长途奔袭，大食以逸待劳。从人员数量上来看，三万对十万，唐军处于劣势。但是高仙芝对自己手下的两万唐军极度自信，要不然他也不会长途跋涉孤军深入。
两万唐军是联合兵种，包括一万骑兵，六千重装步兵，四千弓弩手。
唐军重装步兵为前锋，手持陌刀。陌刀两面带刃，有一把长柄，士兵通常双手握持。柄与刃的比例大概是二比三，刀刃宽窄如现在的日本刀，但是刀身是直的。陌刀又称“断马剑”，是对付草原骑兵的利器。
大食军队以骑兵为主，主兵器为阿拉伯弯刀。
战斗打响之后，高仙芝把弓弩手分成三排，每排一千人，留下一千人为预备队。当大食联军进入唐军射程范围之后，唐军弓弩手开始轮流射击:第一排射完，第二排射，第一排同时做准备。第二排射完，第三排射，第二排同时做准备。第三排射完之后，已经准备好的第一排弓弩手接着射。就这样循环往复，箭如雨下。
侥幸躲过箭雨的阿拉伯联军士兵冲向唐军的时候，首先遭遇的是唐朝的重装步兵，陌刀兵一阵砍杀之后，唐朝的骑兵冲出，马槊与横刀齐飞，阿拉伯人尸横遍野。
阿拉伯联军发起一轮又一轮的冲锋，均无功而返，丢下成堆的尸体。
战斗共打了五天，第一天唐军消灭大食联军三千人，到第四天，大食联军已经损失了两万人。阿拉伯人也不是省油的灯，唐军也有六千人战死。
战斗打到第五天的时候，战场形式风云突变。葛逻禄部突然阵前倒戈，与阿拉伯联军前后夹击唐军。唐军是联合兵种协同族战，前后夹击之下阵型大乱，彻底失去了抵抗能力，被全力冲击的阿拉伯骑兵打的落花流水，几乎全军覆没，最后高仙芝仅率一千多残兵逃脱。
逃回龟兹的高仙芝实在咽不下这口气，在他心中，这场战役本应该胜利的。所以他打算收拾残部，联合安西四镇境内大唐附国的兵力，重整旗鼓再次远征大食。不过，在部下的强力劝阻之下，他最终打消了这个念头。
大食人虽然打赢怛罗斯之战，但是他们实在是惊出一身冷汗。唐军强悍的作战能力让阿拉伯人心有余悸，他们知道，如果不是葛逻禄人阵前倒戈，这仗他们输定了。所以，阿拉伯人压根没有乘胜追击的勇气，他们选择止步不前，不再打安西四镇的主意了。
对大唐来说，怛罗斯之战只是一次小小的边境冲突，所以史料记载的很简略，打了败仗的高仙芝也没有受到处罚。但是，这次战役对世界文明却产生了深远的影响。这一战，阿拉伯人俘虏了大量的唐军士兵。这些俘虏把造纸术、指南针和火药传到大食，继而辗转传到欧洲，对世界文明的进程产生了不可估量的影响。
高仙芝回朝之后，唐玄宗封他为右羽林大将军。四年后，安史之乱爆发。高仙芝临危受命，率唐军阻击安禄山。
此时的安史叛军士气旺盛，战力惊人。高仙芝率领的唐军并非精锐，士兵素质参差不齐，与自己的安西军不可同日而语。
综合考量战场形式之后，高仙芝决定放弃陕州(今河南三门峡)，扼守潼关，挫其锐气的同时，等待各地勤王的唐军对安史叛军形成合围。
但此时的唐玄宗已经方寸大乱，他听信监军太监边令诚的谗言，以不战而退的罪名下令斩杀高仙芝，一代将星就此陨落，大唐也失去了打败叛军的良机。
不久，叛军攻入长安，唐玄宗逃往成都，大唐帝国由盛转衰，在外朝党争、宦官专权、藩镇割据三大顽疾的联合绞杀下苟延残喘。