天宝八年(749年)六月，唐玄宗命哥舒翰统领陇右、河西及突厥阿布思之兵，又增朔方、河东等部兵马共6.3万人，向石堡城发起进攻。由于三面临山，均为悬岩峭壁，无法攀登，唐军只有通过唯一一条山路进行进攻，兵力无法展开。而吐蕃守军虽只有数百人，但在此却贮有大量粮饷和滚木硒石，凭险据守，以檑木、滚石牢牢封锁通往城中的唯一山道。唐军进攻数日，伤亡惨重，仍无法破城。哥舒翰大怒，欲杀一儆百，斩攻城先锋官副将高秀岩、张守瑜。高、张二将请求延期三日，倘不能破城，再杀不迟。最终，唐军以死伤数万人的代价，如期占领石堡城，俘虏吐蕃大将铁刃悉诺罗等400人。战后，哥舒翰因功拜特进、鸿胪员外卿，一子任五品官，赐物千匹、庄宅各一所，加摄御史大夫。天宝十一年(752年)，又开府仪同三司。

　　石堡城的胜利虽然得不尝失，但若从积极的一方看，对吐蕃的打击是巨大的。闰六月初三，唐廷以石堡城为神武军，派兵驻守。随后又派兵在赤岭(今青海日月山)以西屯田。从此，河西、陇右的防卫力量大为加强，唐军在河陇战场上的优势更为明显。天宝九年(750年)十二月，唐关西游弈使王难得率部向吐蕃军发起进攻，克五桥，占领了树敦城(今青海共和南，青海湖东北)。天宝十二年(753年)五月，哥舒翰率兵一举收复了唐朝属地洪济城(今青海贵德西)和大漠门城(今青海共和东南)等城，并收复了全部九曲部落，夺取了吐蕃东进的后勤基地，予吐蕃以沉重打击。天宝十三年(754年)七月二十日，哥舒翰为其部将论功行赏：“敕以陇右十将、特进、火拔州都督、燕山郡王火拔归仁为骠骑大将军，河源军使王思礼加特进，临洮太守成如璆、讨击副使范阳鲁炅、皋兰府都督浑惟明并加云麾将军，陇右讨击副使郭英乂为左羽林将军。翰又奏严挺之之子武为节度判官，河东吕諲为度支判官，前封丘尉高适为掌书记，安邑曲环为别将。”

　　此时，唐蕃两国的分界线已向西推进到青海湖至黄河河曲以西一线。至此，唐在河陇战场上已占明显优势。时一时期，在西域战场，唐军在高仙芝、封常清的率领下，也是捷报频传，唐在对吐蕃的战争中取得了全面胜利。唐朝也在这段时间发展到了其顶峰。“是时中国盛强，自安远门西尽唐境凡万二千里，闾阎相望，桑麻翳野”。尤其是哥舒翰所在的陇右地区，史称“天下称富庶者无如陇右”。哥舒翰每次派使者入朝奏事，总是乘白骆驼，一天就可行五百里。