怛罗斯之战
在高仙芝进攻石国之时，该国一名王子趁乱逃出，将整个事件的经过遍告阿拉伯帝国及邻国，各国得知后协商一致，联合进攻安西四镇。高仙芝闻讯，便采取先发制人的策略，于其年四月统帅番汉兵马向大食发动突袭。于是，一场具有重大意义的战役——怛罗斯战役打响了。
天宝十年（公元751年）夏历四月，高仙芝以李嗣业为副将，段秀实为别将，率安西都护府两万汉军、盟军拔汗那以及葛逻禄部一万人，此外还有其他臣服于唐帝国的胡兵两万余人，从安西出发，翻过葱岭、越过沙漠，经过了三个月的长途跋涉，深入七百余里，在七月份到达了阿拉伯人控制下的怛罗斯（今哈萨克斯坦的江布尔城附近），并且开始围攻怛罗斯城。
因为阿拉伯人早就准备对安西四镇发动攻击，此时看到高仙芝已经主动杀上门来，立即组织迎战。他们一共出动了十七万大军赶往怛罗斯城，双方在怛罗斯河两岸、奥李阿塔（今江布尔）附近展开了决战。
在高仙芝的指挥之下，唐军作战极其英勇，靠着步兵的强弓硬弩，曾经占有很大的优势，骑兵也一度完全压制了阿拉伯骑兵。但是由于阿拉伯联军数量众多，双方兵力对比悬殊，抹平了唐军在作战能力方面的优势，因此双方交战数日，唐军迟迟无法取得最后的胜利。
战斗进行到第五天，形势突变。这天傍晚之后，葛逻禄部雇佣兵见交战双方激战数日仍相持不下，突然叛变。叛军从背后包围了唐军步兵，切断了他们与骑兵的联系，唐军顿时阵脚大乱。阿拉伯联军趁机出动重骑兵突击唐军阵营的中心，连日征战的唐军在内外夹击下难以应对，终于溃败。高仙芝在夜色掩护下单骑逃脱，李嗣业、段秀实收拢散兵游勇向安西逃遁。
面对这种战局，所向披靡、骁勇善战的高仙芝并不甘心，他收拢残兵，准备进行一次反击，杀阿拉伯联军一个回马枪。但李嗣业等人见战局已经难以挽回，对高仙芝苦苦劝说，高仙芝终于放弃。最后，高仙芝只得引残兵退至安西。怛罗斯战役以唐军的失败而告终。
这次战役，唐军损失惨重，两万人的安西精锐部队几乎全军覆没，阵亡和被俘各自近半，只有千余人得以生还。但唐军也重创了阿拉伯部队，杀敌七万余人。由于对唐军在战争过程中表现出的惊人战斗力印象深刻，阿拉伯人并没有乘胜追击。相反，阿拉伯帝国执政的阿拔斯王朝在第二年便派遣使节来华朝贡，唐朝政府更是捐弃前嫌，封来使为左金吾卫员外大将军，并欢送其回国。这些举动表明，恒罗斯之战不仅没有使两国冲突升级，反而使双方都有意地维持着一种平衡，在中亚的接触也更加谨慎，从而避免了大规模战争的再次爆发。
而唐朝方面，由于几年后爆发安史之乱，国力大损，无力继续在中亚与阿拉伯展开争夺。关于唐朝最后退出中亚的争夺，白寿彝先生的看法是唐朝的退出不是因为怛罗斯之战，而是因为安史之乱；因为安史之乱，即使是怛罗斯之战获胜，唐朝依然会退出中亚，这是必然的结果。而且，唐朝政府还请求阿拉伯帝国派兵来华，协助唐军平定叛乱。这一事件说明，两个帝国之间经多年的交锋，已经建立了深厚的友谊。另一方面，吐蕃的崛起也成功地阻挡了阿拉伯人的东进，避免了唐朝西部疆土的进一步失守，两个帝国的大碰撞就此结束。
回顾这次战役的过程我们会发现，葛逻禄部在此役中充当了关键角色，他们的叛变成为此战的转折点。那么，葛逻禄部临阵倒戈的真正原因是什么呢？怛罗斯之战前后，该部落在两河流域附近迅速扩张，而阿拉伯则对葛逻禄人的扩张默然听允。据此不难看出，葛逻禄部反叛极可能是和阿拉伯人交易的后果。当然，这场战争的失败，与唐朝联军方面的总指挥高仙芝的轻敌冒进、孤军深入，有着很大的关系。
文化地图的改写
怛罗斯之战的后果是阿拉伯帝国逐步控制了中亚，唐朝的各属国也相继臣服于阿拉伯帝国，中亚开始了整体伊斯兰化的过程，绵延千年的汉唐文明开始淡出这一地区。
另外，在这次战役中，唐军士兵被俘者不下万人，其中就有许多能工巧匠，如造纸匠、纺织匠、画匠等。这些人把唐代高超的手工技艺带到了阿拉伯，进而传到欧洲，为中西方文化的交流发挥了重要作用，这个结果大概是战争双方都始料不及的。其中，中国造纸术的西传，更是对伊斯兰文明及欧洲文明的传播和发展都起到了巨大的推动作用。
公元8世纪后期，撒马尔罕建立的西方世界第一座造纸作坊，就是由中国工匠充任师傅的。阿拉伯文地理著作《旅程和王国》记载：”纸是由俘虏自中国引入撒马尔罕的。这些俘虏为济雅德（即战胜高仙芝的大将）所有，其中有些是纸工。造纸工业发展以后，产品不仅可以供应本地的需要，也成为撒马尔罕人的一种重要的贸易品。由此它得以供应世界各国的需要。“从此，撒马尔罕成为了阿拉伯帝国的造纸中心，西方文明也因此获得了长足的进步。
