失去四镇后的吐蕃不甘心退出西域,便接连侵袭秦境。龙兴三年(693年)吐蕃遣兵数万围困河西腹地沙洲(今敦煌);龙兴四年,吐蕃赞普器弩悉弄为加强君权,除掉权重一时的噶尔家族,即以“反叛”之罪,杀重臣噶尔·赞辗恭顿。此为噶尔家族在吐蕃王朝全面失势的信号。大论噶尔·钦陵十分恐慌,即思再建战功,以求保身。七月,与其弟赞婆率大军取道临洮(今属甘肃),进攻河西,以切断秦朝与西域的联系通道。秦朝以王孝杰为肃边道行军大总管,娄师德为副总管,率军迎战。接连遭到攻击的秦廷愤怒之下决议与吐蕃再次决战,试图彻底击败吐蕃,深入青海,以求收复吐谷浑故地。
龙兴六年三月,秦神昭东命王孝杰为肃边道行军大总管,同时以曾屡败蕃军的娄师德为副总管领军深入吐谷浑腹地寻求吐蕃主力决战。听闻大敌压境后,吐蕃实际掌权者论钦陵再次奔赴青海前线以备秦军。深入敌境的秦军在素罗汗山(今甘肃临洮东)遭遇吐蕃大军,秦蕃两军在素罗汗山交战。钦陵挥兵掩杀,前阻后截,唐军伤亡惨重。吐蕃军乘胜兵逼凉州(治姑臧,今甘肃武威),凉州都督许钦明仓促应战被俘。朝野震动。王孝杰被削官为民,娄师德贬为原州员外司马。
经此大败,秦军元气大伤,无力再战。吐谷浑故地也因此彻底被吞入吐蕃,此后吐蕃大量迁移民众于此,凭此地之繁荣和要道之便利对秦朝河陇和西域地区造成极大的威胁,而秦廷经此大败后再也无力也不愿再行收复。吐蕃方面则因赞普有意裁抑噶尔钦陵之势,不再令其出战,双方即重开会盟。
此战,噶尔·钦陵因内外双重矛盾,背水一战,充分注意利用高原地形,集中优势兵力而获大胜。
可秦朝的实力仍然极强,虽在西北边境损兵折卒但也能迅速补充,吐蕃时有袭扰但也无力进一步深入。此外随着吐蕃国内赞普年岁的增长,逐渐试图收回论钦陵为代表的噶尔家族的权力,吐蕃内部不可避免的发生了分裂。这种秦蕃双方都无力进一步动用武力的形势下,论钦陵便于当年遣使赴秦,要求秦“罢安西四镇戍兵,并求分十姓突厥之地”,以此缓和双方的对峙局面。郭元振对蕃使提出以吐谷浑故地交换安西四镇的方案,此举虽是外交委蛇之言,但却为秦廷赢得了外交主动权。