四月，高颎命上柱国赵仲卿率兵3000为前锋，大破突厥，都兰可汗败逃，后被其部下所杀。杨素军在灵州以北地区与达头可汗部遭遇，也大败突厥，达头可汗带着重伤逃跑，其众死伤不可胜数。

十月，隋册封突利可汗为启民可汗，并赐射于武安殿。隋文帝选善射者十二人，分为两队。

启民可汗说：“臣由长孙大使得见天子，今日赐射，愿入其朋。”

隋文帝同意。启民可汗给长孙晟六支箭，发发皆中，结果启民可汗一队获胜。

时有群鸟飞过，隋文帝对长孙晟说：“公善弹，为我取之。”

结果十发皆中，鸟应丸而落。是日，百官得赏，其中长孙晟居多。

随后长孙晟率5万人在朔州西北筑大利城(今内蒙古和林格尔西北土城子)给启民可汗驻守，令其招抚突厥其它部落。前后归附者万余口，其中包括都蓝可汗之弟都速等。长孙晟将归附之人全部安置妥当，从此突厥归附。

时安义公主已卒，隋文帝又派长孙晟持节送宗女义成公主嫁给启民可汗。

长孙晟又上奏说：“染干部落归者既众，虽在长城之内，犹被雍闾抄略，往来辛苦，不得宁居。请徙五原，以河为固，于夏、胜两州之间，东西至河，南北四百里，掘为横堑，令处其内，任情放牧，免于抄略，人必自安。”此举得到隋文帝的同意。

十二月，突厥都兰可汗被部下所杀，其部落大乱。为挽救突厥颓势，达头可汗自立为步迦可汗。

长孙晟乘机上奏说：“今王师临境，战数有功，贼内携离，其主被杀，乘此招诱，必并来降，请遣染干部下分头招慰。”

隋文帝同意，都兰部果然尽来归附。

步迦可汗得此消息后，大为恐怖，遂于开皇二十年(600年)四月率兵进犯隋边。隋文帝命晋王杨广、尚书右仆射杨素出灵州(治回乐，今宁夏灵武西南)，汉王杨谅、柱国史万岁出朔州(治善阳，今山西朔县)，合击步迦可汗。

文帝诏长孙晟为秦川行军总管，率突厥归附各部为前锋，随晋王杨广出征。时步迦可汗正与杨广对峙不下，长孙晟由于熟悉突厥民俗风情，知其人马均需饮用泉水，便献计说：“突厥饮泉，易可行毒。”

于是命人在泉水上游撒放毒药。突厥人、畜饮水后很多被毒死，人心惶惶，大惊道：“天雨恶水，其亡我乎！”遂连夜遁逃。

长孙晟率部追击，斩杀突厥千余人，俘百余口，六畜数千头。杨广大喜，遂引长孙晟入内帐，把酒言欢。

时有突厥达官来降，坐在帐内，说：“突厥之内，大畏长孙总管，闻其弓声，谓为霹雳，见其走马，称为闪电。”

杨广笑着说：“将军震怒，威行域外，遂与雷霆为此，一何壮哉！”

凯旋回京后，授长孙晟上开府仪同三司，并再次还大利城，安抚新归附之众。

步迦可汗逃至大斤山(今内蒙古大青山)时，与史万岁一路隋军相遇，结果大败，慌忙引军回撤。不久，步迦可汗又派他的侄子俟利伐从沙漠东面攻打启民可汗，隋文帝再次发兵协助启民可汗防守军事要道，俟利伐只得退入沙漠。启民可汗大为感动，表示愿千世万代永为隋臣。

仁寿元年(601年)，长孙晟上奏说：“臣夜登城楼，望见碛北有赤气，长百余里，皆如雨足，下垂被地。谨验兵书，此名洒血，其下之国必且破亡。欲灭匈奴，宜在今日。”

隋文帝诏令杨素为行军元帅，长孙晟为受降使者，援助启民可汗北击步迦可汗。

仁寿二年(602年)三月，军至黄河，正值突厥思力俟斤(官名)等率部渡过黄河，袭扰已经归降隋王朝的突厥启民可汗，掠走男女6000人、牲畜20余万头。长孙晟与上大将军梁默奉杨素之命率轻骑追击，转战60余里，大败突厥。长孙晟又教启民可汗分遣使者，往北方铁勒等部招抚归附。

仁寿三年(603年)，有铁勒、思结、伏和具、浑、斛萨、阿拔、仆骨等十余部背离步迦可汗，降于启民可汗。步迦可汗部溃不成军，西奔吐谷浑。长孙晟送启民可汗安置于碛口(今呼和浩特北)，启民可汗于是尽得步迦可汗之众。随后多年，启民可汗与隋一直保持亲善。事毕，长孙晟回朝。

仁寿四年(604年)，隋文帝驾崩，与长孙晟有旧交的隋炀帝杨广为表拉拢之意，遂任命其为内衙宿卫，知门禁事，即日拜左领军将军。

不久，汉王杨谅在晋阳(今山西太原西南)起兵，公开反对炀帝即位。由于綦良、余公理等各路隋军出师不利，节节败退。炀帝根据重臣杨素的推荐，任命前江州刺史李子雄为上大将军，并以长孙晟为相州刺史，征集山东军队，与李子雄共同配合镇压杨谅军。

长孙晟的儿子在杨谅部下效力，他为了避嫌，便予以推辞，炀帝倍加安抚，长孙晟遂奉命出兵，击破杨谅。回军后，转为武卫将军。

大业三年(607年)，炀帝欲北巡至榆林，欲出塞外，陈兵耀武。因怕启民可汗惊惧，便先派长孙晟到启民可汗部喻旨。启民可汗闻讯后，召所部奚、室韦等数十个部落的酋长聚集，以迎接炀迎帝。

长孙晟见营帐前杂草丛生，想要让启民可汗亲自拔除，并让各部酋长看到，使其明白天子的威重。思虑过后，他手指帐前的草说：“此根极香。”

启民可汗闻后说：“殊不香也。”

长孙晟又说：“天子行幸所到之地，诸侯都躬亲洒扫，除清御路，以表示自己的至敬之心。如今牙帐中荒芜，所以说是留香草罢了！”

启民可汗这才悟其本意，拔下佩刀，亲自除草。其余各部族长见后，争相仿效。启民可汗又发命举国就役开御道，西起榆林，东达于蓟，长3000里，宽百步。炀帝听到此事，对长孙晟的办法非常赞赏。

后来，长孙晟被任命为淮阳太守。他尚未赴任，又复任右骁卫将军。

大业五年(609年)，长孙晟去世，时年五十八。炀帝深表悼惜，赐赠甚厚。

大业十一年(615年)八月，炀帝出塞北巡，为突厥始毕可汗(启民可汗之子)所围，危急之下，不禁慨叹道：“如果长孙晟还在世的话，朕不至于被匈奴逼到如此地步！”