李愬認為亞美尼亞還有一些拜占庭軍，實力強一些，可由第三、第六路軍聯合進攻，波斯西部的部隊不多，第六路軍單獨過去即可。
各軍對李愬的任務分配沒有異議，但是進攻巴格達前後，總共俘虜了八九萬大食俘虜，必須要進行處理，不然留在後方也是個麻煩。
吳元濟建議，將這些俘虜全部押送到埃及，作為後續修建蘇伊士運河的勞動力。李愬想起來，朝廷當初讓第六路軍先打埃及，是有這個打算，就同意吳元濟的意見，派出兩個契胡團，押送這些俘虜前往埃及。
臨行前，李愬命人將馬蒙送到巴士拉軟禁起來，並在巴格達留下一個契胡團，然後帶領最後一個契胡團向北朝大不裡士進軍，第三、五兩軍則沿著底格裡斯河向亞美尼亞進軍。
李愬率軍經巴古拜一直向北進軍，來到一個叫做凱萊爾的小城，在這裡聽說拉赫曼率領的大食軍前幾天剛剛從這裡撤走，趕緊率軍向北追過去。
原來拉赫曼率軍勤王失敗以後，率領殘部向北撤離，在凱萊爾觀望停留了幾天，後麵聽說巴格達陷落，就趕緊繼續向北逃走。拉赫曼留下一員將領帶領一半部隊，守衛紮格羅斯山的隘口，自己則帶領剩下的一半人逃回老巢大不裡士。
李愬率部到達紮格羅斯山後，發現隘口處有大食軍把守，先不急於進攻，而是帶人到周邊查看了一下地形。
李愬發現，紮格羅斯山雖然險峻，但是並非隻有此處一個通路，其他地方也有穀口可以通過，隻是這個隘口有大路經過，通行條件更好而已。
既如此，這個仗就不難打了，李愬命令孔文侃率領三千精銳，從其他穀口繞到隘口後側，自己率領主力，在前方進攻，形成前後夾擊之勢。
孔文侃率軍帶足乾糧和彈藥，選擇就近的一個峽穀進去，然後沿著這個峽穀一直往裡走，發現這個峽穀越往裡越難走，最後還要翻越一個較高的山脊。
部隊雖然行軍辛苦，但是好歹沒有碰到大食軍，順利繞到關隘的後方，對大食軍展開攻擊。李愬聽到關隘後方響起槍聲後，知道孔文侃已經得手，立即命令部隊在前方發起進攻。
大食守軍隻有八千人，被優勢唐軍前後夾擊，隻是半個時辰就全部潰敗，除少量逃走，大部分被唐軍擊斃或俘虜。
李愬得知這批大食軍就是從大不裡士過來的，乾脆就讓這批俘虜帶路，押著他們一路向北行軍。唐軍經過連續大戰，已經多次擊敗大食軍，甚至占領了巴格達，沿途的大食軍非降即逃，唐軍的行程比較順利。
數日後，唐軍終於抵達大不裡士，拉赫曼糾集最後的一萬多人，還想繼續頑抗一番。
這次，唐軍的兵力和火力都占優勢，李愬決定打一場圍殲戰。圍城部隊到位後，唐軍炮兵就開始轟城，轟開城牆以後，唐軍步兵就開始往城內進攻。
剛開始，城內的大食軍還竭力抵抗一番，隨著入城的唐軍越來越多，城內的守軍開始動搖。激戰了半天，拉赫曼看到大勢已去，他不想死在唐軍的槍口之下，無奈命令殘餘的部隊投降。
大不裡士一戰，唐軍又俘虜近一萬俘虜，李愬留下帶來的契胡團駐守大不裡士，而後押著前後俘虜的一萬多人返回巴格達。
亞美尼亞被黑衣大食征服以後，後麵爭取到了半自治的權利，每年向黑衣大食稱臣納貢，國王也由黑衣大食指定。
由於亞美尼亞人信仰東拜教（東正教），所以亞美尼亞人更傾向於拜占庭帝國，安條克帶領兩萬多殘軍來到亞美尼亞後，亞美尼亞王阿貝裡特當即接納，並計劃與拜占庭軍共同抗擊唐軍。
亞美尼亞的都城阿尼城，位於凡湖（今土耳其東南部）以北的一個山穀中的小平原上，無險可守，阿貝裡特和安條克認為如果放任唐軍攻到阿尼城，兩軍必敗無疑。
在凡湖以南有托羅斯山脈，東西綿延幾百裡，山間道路稀少，崎嶇難行，其間峽穀眾多，又以其中的巴伊坎峽穀最為險峻，是進入亞美尼亞腹地的必經之路。阿貝裡特和安條克決定在這裡布置重兵，由安條克率領，阻止唐軍從這裡通過。
吳元濟和張廣孝率領軍隊沿著底格裡斯河一路向西北行軍，前麵的路程還算順利，部隊抵達大食西北的邊境小城古茲雷後，再往北就將進入亞美尼亞境內。
古茲雷往北就是連綿不斷的山區，山中有很多峽穀，唐軍首先麵臨的就是古茲雷北麵的一個峽穀，峽穀內約有兩千亞美尼亞軍駐守。
吳元濟和張廣孝認為，既然來了，肯定要打，就兩軍合力攻打這個峽穀，沒想到這個峽穀比較險峻，亞美尼亞軍憑險而守，唐軍的進攻並不順利。
最後，兩軍先用炮兵對著峽穀內的亞美尼亞軍進行大規模的轟炸，然後步兵進行猛烈的衝鋒，才算拿下這個峽穀。但是為了拿下這個峽穀，兩軍消耗了大量的炮彈，傷亡了好幾百人，而守軍被擊潰後大部分逃跑了，隻俘虜到少量人員。
吳元濟認為，過了這個峽穀應該差不多了，沒想到後麵還有很長的山路和峽穀，甚至有些小的峽穀亞美尼亞都不派兵，隻在比較險峻的峽穀派兵。