杨广对此甚为悲伤，辍朝三日以示哀思；嗣后让太常寺与礼部拟议谥号，最终欧阳询上书，请谥“元德太子”，杨广准奏。
同时，这一年年初时，杨广就难得地从东都洛阳回銮到了西京大兴，途中停驾阌乡祭祀前代帝陵并开皇年间已死的诸位功臣——这种做派在杨广一身的习俗中发生过几次，而了解他的人都知道，他这是在临时抱佛脚收买勇武之人的人心士气，准备对外用兵了。而且据说根据后世史学家的统计，杨广在他在位的十几年里面，住在西京大兴的日子，前后加起来还不到两年，可谓不是在巡游途中，就是在东都洛阳、江都扬州；所以只要杨广回到大兴，肯定是有大事情急事情要办。
果然，回到大兴不满三个月——这还是因为杨昭的丧事耽误了其中个把月的功夫——到了四月末，杨广便下令朝廷大军西巡，会猎陇西演武，随行军马扈从与运粮民夫总数，将近五十万，战兵近三十万。
五月初九，大军到了陇西取齐、演武整编。西域高昌国前来朝贡天子。十三日，又出狄道。二十七日，在黄河“几”字形的那一撇处的临津渡渡过黄河继续西进——临津渡的位置，已经靠近后世的甘肃兰州了，在隋朝时候，从临津渡到正北方的武威郡，那就已经是构成了隋朝有建立郡县统治的最西部边疆了。
从临津渡过黄河时，杨广独断专行地发布了大军讨伐吐谷浑的诏令。虽然此前朝中已经有无数重臣猜到了这一点，但是杨广一直没有公布，导致他们也没法劝阻。没想到杨广居然玩这种让大军巡幸边疆后突然讨伐邻国的把戏，绑架了全体朝臣，让所有人都没有机会反对——自从这一次的手段玩成功了以后，杨广穷兵黩武的*就像决堤的洪水一样无法再被臣子阻止。酿成了包括后来想讨伐高句丽就讨伐高句丽，无人可劝的局面。
数十万大军继续西进，翻越星岭进入后世青海省地界，正式攻打吐谷浑。
吐谷浑王率大军迎击，死守覆袁川。杨广分别派遣内史元寿分兵向南屯守金山，兵部尚书段文振向北屯守雪山，太仆卿杨义臣在东进入琵琶峡、张寿西进泥岭，从四面围困吐谷浑王的军队。
吐谷浑王伏允率领大军与隋军激战半个月，双方都死伤惨重，但隋军人多势众不怕消耗，已然占据了上风。吐谷浑王伏允只好冒险带领百骑精锐趁着夜色突围逃跑，同时派他手下的大将“仙头王”继续打着他的旗号在覆袁川边的“车我真山”立营死守。
隋军没有料到吐谷浑国王已经突围逃跑了，继续攻打不休，过了两天后才得知消息。杨广赶紧分出一支军队，命令右屯卫大将张定和前去捉拿逃跑的吐谷浑王。但是因为吐谷浑王已经跑远了，张定和又没有得到杨广“追不上可以回师”的赦令，只好硬着头皮孤军深入猛追，结果人困马乏之下，被吐谷浑王筹集后续援军包围。张定和血战阵亡，但其副将柳建武依然率军苦战，斩首数百吐谷浑精兵，击退了试图吃掉隋军右屯卫的吐谷浑部队，两败俱伤之后撤回。
吐谷浑国王跑了，杨广只好把无尽的怒火彻底发泄在被围困在覆袁川边的车我真山的吐军大将仙头王。仙头王血战多日无路可退，只得率领男女军民十几万人投降隋军。杨广盛怒之下将投降者中的吐谷浑军士兵全部处死，仅留下平民押回关中为奴隶。然后继续率领隋军主力西进，务要击败擒拿吐谷浑国王本人。
然而，深入吐谷浑国境越远，战争就越困难，随军士兵在青藏高原边缘就开始出现高原反应，战力每况愈下。右翊卫将军李琼追击在最先，被吐谷浑国王重新组织起的部队击败，右翊卫将军李琼战死。后军继续追击，过大斗拔谷时，山路狭窄险要，隋军遇到吐军阻击，且高原地区居然秋天便下了大雪，让毫无防寒准备的隋军更是战力锐减。血战之后虽然击杀重创前来迎击的吐谷浑军无数，但是隋军也损失惨重，三十万大军至此战死、冻死、高原反应而死达到了二十万人之巨。
幸好吐谷浑国王也是撑不下去了，和隋军打了几仗之后，他摸出一个规律——只要躲到青藏高原深处，隋军就拿他没办法，为了息事宁人，吐谷浑王递交了恳请杨广准许他谢罪臣服的表章，并且缩入高原深处。杨广得了面子，见无法再开拓更深，也就借坡下驴退兵了，从张掖、武威回军。
此战为隋朝开拓了河西走廊的一部分，以及陇西以西祁连山外的土地——当然，这些土地在如今这个朝代还毫无经济价值。为了这个目标，隋军死了二十万人之巨，民夫也死了十几万，加起来又是三十万壮丁埋骨他乡——其实论伤亡，这个死伤与后来历史上第一次讨伐高句丽也不遑多让了，只不过差别在于讨伐高句丽打输了，于是天下汹汹。而讨伐吐谷浑打赢了，也切实开拓了疆土，所以死人和靡费钱粮的隐忧，暂时被高涨的民族主义情绪压了下去，百姓虽然民力逐步穷竭，还没到全面反抗的程度。