为右威卫大将军兼检校安东都护，封平阳郡公，率兵二万人留守平壤。由于高丽遗民的叛乱，薛仁贵赴任后便从平壤移至新城，任内抚养孤儿，赡养老人，治理盗贼，提拔任用高丽的人才，表彰奖励品德高尚、行为优异的百姓，一时间，高丽人都非常喜悦，甚至忘却亡国之痛。

唐朝为了打击吐蕃和光复吐谷浑，出动五万大军护送吐谷浑王还青海，以薛仁贵为逻娑道行军大总管，阿史那道真、郭待封为副总管。郭待封是名将郭孝恪之子，曾为鄯城镇守，他不甘心屈居薛仁贵之下，经常违抗薛仁贵的节制。唐军抵达青海湖南面的大非川，将要赶往乌海，薛仁贵对郭待封说：“乌海地势险要毒气又多，我军进必死之地，真是条险路，但是行军迅速就会成功，缓慢就会失败。这里大非岭宽阔平坦，可以设置两座营栅，把全部军需物资藏在营栅里，留下一万人守卫，我军快速挺进，乘敌人没有准备去袭击他，就可消灭了。”

薛仁贵率军先行，至河口遭逢吐蕃军。薛仁贵击破吐蕃，斩获略尽，收获其牛羊等万余头，回军至乌海城，以待后援。郭待封傲慢，不听从薛仁贵之命，领着粮草辎重等缓缓前行。等郭待封军进至乌海时，吐蕃二十余万大军来救乌海，进击郭待封军，郭待封军惨败，军粮及辎重都被吐蕃军掳掠而去。薛仁贵只得退军，屯驻于大非川。吐蕃派出四十余万大军进攻唐军，唐军不敌，大败。薛仁贵无奈，只好与吐蕃大将论钦陵约和，才得以退军，然而吐谷浑自此沦陷。薛仁贵叹息说：“今年是庚午年，降娄星当值，不应该到西方打仗，当年魏国的邓艾因此死在蜀国，我本来就知道必然失败。”因为战败，薛仁贵被革职除名为平民。

高句丽遗民叛乱，新罗予以支援，薛仁贵被起用为鸡林道总管，负责惩戒支援高句丽叛军并觊觎唐朝熊津都督府的新罗人，并致书问罪新罗王金法敏，但到了上元年间，却因事被流放象州。关于薛仁贵被流放之因，史书并未记载，新罗方面则记载了薛仁贵在伎伐浦被新罗船兵打败，因此有学者认为这是薛仁贵被流放象州的原因。

李治念及薛仁贵旧功，召见薛仁贵，对他说：“以前在万年宫，没有你，朕都变成鱼了。你还曾经替朕消灭过九姓突厥、高句丽，使漠北、辽东俯首称臣，这都是你的功劳啊，朕怎么会忘记呢？但是，有人在朕跟前告你，说你在乌海城下故意放跑了敌人，以致失利，这件事让朕非常遗憾。现在西边不安宁，瓜州、沙州道路断绝，你怎么能安稳地睡在家里，不给朕指挥打仗去呢？”于是，薛仁贵被重新起用，官拜瓜州长史、右领军卫将军、检校代州都督。

单于都护府检校降户部落官阿史德元珍，投奔自称突厥可汗的阿史那骨笃禄，阿史德元珍进犯并州与单于都护府北境，又入侵云州，薛仁贵奉命征讨。突厥人问：“唐朝的将领是谁？”回答说：“薛仁贵。”突厥人说：“我听说薛将军流放到象州已经死了，怎能复生？”薛仁贵脱掉头盔去见他们，突厥人仔细一看大惊失色，都下马排队拜揖，渐渐逃走。薛仁贵乘势追击，大败突厥军，斩杀上万人，俘虏两万余人，夺取驼马牛羊三万余头，取得云州大捷。

薛仁贵去世，终年七十岁，高宗册赠他为左骁卫大将军、幽州都督，由官府提供车马，护送灵柩返回故乡，另一说埋葬于山东省嘉祥县。

史事讲将2隋唐五代三月天