南詔既與吐蕃決裂，出於曆史宿怨和自身利益的需要，歸唐不久即向吐蕃發起進攻，一舉攻破昆明城。
    昆明城位於今四川鹽源縣東北，處在大唐、吐蕃與南詔之間，是當時的軍事重鎮，天寶末年被吐蕃侵占。
    南歸的回歸，讓吐蕃在西南方向的巨大戰略優勢蕩然無存，韋皋沒有了來自雲南方向的威脅，開始集中全力反攻吐蕃，打的吐蕃節節敗退。
    貞元十三年797年），嶲州刺史曹高仕在台登城下位於今四川冕寧縣瀘沽鎮）擊敗吐蕃。
    貞元十六年800年），韋皋指揮軍隊多次在黎州今四川漢源北）、巂州今四川西昌）擊敗吐蕃，戰績斐然。又屢挫吐蕃入侵圖謀，迫使吐蕃主帥馬定德率領麾下八十七員大將前來歸降。馬定德素有智謀，熟知兵法韜略，在吐蕃軍中享有很高聲望，他的投降大大削弱了吐蕃實力。
    貞元十七年801年）八月，德宗詔令韋皋進擊吐蕃，用以緩解北方邊患壓力。韋皋奉命西征，與南詔聯兵一處兵分三路深入吐蕃縱深，自八月至十月兩個月間轉戰千裏，擊破吐蕃十六萬大軍，攻陷城池七座、軍鎮五座，焚毀堡壘一百五十個，斬首萬餘級，捕獲六千人，招降三千戶，並乘勝包圍維州今四川理縣）、昆明城。
    貞元十八年802年）正月，吐蕃大將論莽熱領軍十萬援救維州。西川軍主力據險設伏，出動千餘人挑戰，誘使吐蕃軍隊進入伏擊圈，一時間伏兵四起攻勢如潮，打的吐蕃死傷大半，論莽熱也被生擒活捉押送長安。
    韋皋因功加封南康郡王！
    這一仗著實打痛了吐蕃，加之這幾年裏吐蕃北有回鶻進逼，西有大食、天竺侵犯，南有南詔襲擾，國力急轉直下，迫不得已於貞元十九年803年）四月遣使赴長安朝貢議和，自肅宗以來的吐蕃邊患終於暫告一個段落！
    韋皋在其中的作用毋庸置疑，但首要功勞還應記在製定出“北交回紇、南通南詔，西結大食、天竺”這一宏大戰略構想的已故宰相李泌身上！
    永貞元年805年）七月十七日，韋皋病故，享年六十一歲，獲贈太師，諡號“忠武”。
    史載：韋皋治蜀二十一年，數出師，凡破吐蕃四十八萬，擒殺節度、都督、城主、籠官一千五百人，斬首五萬餘級，繳獲牛羊二十五萬、各類器械六百三十萬，其功勞為西南之首。
    韋皋主鎮西川期間，對朝廷貢賦不缺，德宗對他一直信任有加。對士卒非常優厚，凡有婚喪嫁娶，他都一力承擔，士卒們樂於替他效命，因此才能收服南詔、擊敗吐蕃，安然在位二十餘年。幕僚幹得好的他讓他們出任西川境內刺史，之後再度調回幕府，卻始終不讓他們到朝中任職。他善於理政，西川府庫充實，每三年免掉一次租賦。蜀地民眾佩服他的智謀，畏懼他的權勢，稱他為諸葛亮轉世，將他的畫像作為土神，家家祭祀。
    他創造性的執行聯合南詔、東蠻打擊吐蕃的政策，幾以一己之力拖垮了吐蕃，有力保障了大唐西南邊陲的安寧，為大唐營造出了一個較好的外部環境，使憲宗繼位後的“元和中興”成為可能。
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