阿史那都支被擒之时李治还在欢呼，以为祸患已经根除，但他万没料到最终明火执仗挑起叛乱的并非一直不安分的西突厥，而是臣服大唐四十余年的东突厥。
贞观四年（公元630年），李靖、李于铁山之战擒获颉利可汗，宣告东突厥汗国灭亡。此后虽然李世民曾一度扶持阿史那思摩为突厥可汗，但那仅是遏制薛延陀的策略，至贞观二十年（公元646年）薛延陀彻底被大唐消灭，突厥之地从此完全归入大唐国土。李治继位后加强管辖，于其地设立单于、瀚海两个都护府，至麟德元年（公元664年）又建立单于大都护府，并以皇子李轮兼任单于大都护。
在李治看来东突厥与朝廷关系良好，似乎已无异于中原之地的子民，殊不知他们早已怨声载道。当年突厥之所以归附大唐，一者是慑于大唐军队的强悍，二来也是李世民宽大的政策所致。突厥强大时铁勒、薛延陀之流无不臣服，而当突厥衰败后这些民族相继倒戈，瓜分突厥旧地。李世民消灭薛延陀固然是出于大唐的利益，却也帮突厥人出了怨气，许多突厥酋长投效唐朝受到重用。阿史那社尔、执失思力当了驸马；阿史那思摩被赐李姓，追随李世民鞍前马后，最后在征讨高丽的战斗中负伤而死。那时突厥人确实把大唐视为祖国，心甘情愿跟随汉人东征西讨，然而随着时光的推移，这份情谊却逐渐淡漠了。
显庆以来，李治统治下的唐朝对外征战增多，对突厥诸部的征调也日渐频繁，无论是征讨吐蕃、铁勒，还是在高丽、百济的战场上，无不充斥着突厥将士的身影。而随着府兵制衰落、唐军战斗力降低，征调的突厥部队越来越多。频繁的战争并没给他们带来实惠，反而让无数健儿命丧沙场，有些怯懦的汉人将领甚至故意用突厥人充当先锋，让他们试探敌人的镝锋。不公正的待遇和高死亡率使突厥人对朝廷萌生仇恨，而李治让自己儿子兼任大单于的做法更是伤害了他们的自尊。征讨吐蕃大败暴露了唐军实力的衰退，西突厥阿史那都支的失败更不免让东突厥人有兔死狐悲之叹——怨愤积蓄已久，只待一声高呼！
调露元年（公元679年）十月，单于大都护府统辖下的阿史德温傅、阿史德奉职两部竖起反旗，拥立阿史那泥熟匐为可汗（阿史那是突厥可汗家族姓氏，阿史德是与可汗通婚的家族姓氏），誓要恢复昔日始毕可汗凌驾唐朝之上的伟业。李治闻报大惊，即命鸿胪卿、单于大都护府长史萧嗣业出兵平叛。开始几战唐军连胜，怎料阿史德奉职突然改变战术，绕至唐军后方骚扰粮队，又趁雪夜奇袭唐军营寨，结果萧嗣业损兵无数，大败而归。经此一役叛军气势大增，原东突厥境内二十四州首领纷纷响应，又勾结契丹、奚人等部，一时间叛乱部众达数十万，挥军南下侵扰大唐领地。