但局勢仍十分險峻，西域的三姓咽面部落也加入到反叛的行列，與阿史那車薄聯(lián)手，抗衡王方翼。王方翼率安西都護府駐軍以及西域諸國胡人軍團發(fā)動進攻，在熱海與阿史那車薄以及三姓咽面部落聯(lián)軍進行決戰(zhàn)。

熱海之戰(zhàn)極為艱苦，第一次交戰(zhàn)雙方勢均力敵，打得難解難分，戰(zhàn)況非常慘烈，在戰(zhàn)斗中，王方翼被對方的流矢所傷，利箭刺穿其手臂，傷勢非常嚴重。在戰(zhàn)斗的緊急關(guān)頭，一旦主將受傷撤下，對軍隊的士氣將是致命的打擊。王方翼忍住劇痛，拔出佩刀，砍斷箭桿，鮮血直滲出戰(zhàn)袍，但王方翼不為所動，臉上絕不露出半點痛苦的表情，堅持指揮作戰(zhàn)，穩(wěn)定軍心。

這一仗下來，雙方均損失不小。回到營帳后，大家方才發(fā)現(xiàn)主將的手臂已經(jīng)受重傷，趕緊讓軍醫(yī)前來療傷。

王方翼受傷的消息傳出后，其帳下的部分西域胡人軍團的首領(lǐng)，認為主將受傷必將影響士氣，而且此時唐帝國的羈縻區(qū)出現(xiàn)大規(guī)模的叛變，他們認為此時有機可乘，不如趁著王方翼受傷，將其生擒后交予阿史那車薄。

但這些胡人企圖叛變的陰謀被王方翼察知，王方翼不露聲色，召集胡人首領(lǐng)開軍事會議。在會議上，王方翼拿出軍費賞賜給這些首領(lǐng)，領(lǐng)賞處設(shè)在軍帳外，讓胡人首領(lǐng)一個接一個到帳外領(lǐng)賞，結(jié)果這些企圖反叛的將領(lǐng)，出去一個，便被砍一個。正好此時風(fēng)聲大起，王方翼又讓士兵們敲鑼打鼓，像是為領(lǐng)賞者喝彩，來掩飾這些糊里糊涂便被斬首的叛軍首領(lǐng)的慘叫聲，前后斬殺了七十余位參與叛變的胡人將領(lǐng)。

看來王方翼從裴行儉身上學(xué)到了“制敵尚詐”的本領(lǐng)。

在清洗內(nèi)部叛亂力量之后，王方翼再次對阿史那車薄與三姓咽面部落發(fā)起進攻。阿史那車薄本來接到叛軍的情報，稱不日可擒獲王方翼，所以放松了警惕，誰料得不僅沒擒到王方翼，反倒是叛亂分子被一網(wǎng)打盡。王方翼抓住機會，打阿史那車薄一個措手不及，并且分兵襲擊三姓咽面部落，大破西突厥聯(lián)軍，俘虜突騎施酋長以及其他大大小小首領(lǐng)共計三百余人。至此，西突厥的叛變被王方翼所平定。當(dāng)阿史那車薄起事時，唐朝廷根本沒有料到王方翼可以憑借微薄的兵力平定叛亂，所以當(dāng)時已經(jīng)考慮由裴行儉擔(dān)任金牙道行軍大總管，轄十位將軍出征。然而就在出發(fā)前，裴行儉卻突然病逝。朝廷又委派閻懷旦領(lǐng)軍西征，閻懷旦還沒有出發(fā)，就已經(jīng)接到了王方翼大獲全勝的消息了。

熱海之役，使王方翼成為高宗時代名將之一，這頗得益于裴行儉的舉薦之功。這兩位大唐名將，交相輝映，在西域的英雄業(yè)績永載史冊。在漢代，西域是英雄的樂土，產(chǎn)生過張騫、鄭吉、陳湯、班超等英雄人物，而在大唐時代，裴行儉、王方翼續(xù)寫傳奇，為西域重入中國疆土做出偉大的貢獻。