贞观元年（627年），太宗李世民继位后，授予李道宗鸿胪卿的官职，后历任左领军和大理卿之职。因太宗李世民欲攻打突厥，李道宗再次被授予灵州都督之职。贞观三年（629年）十一月，李靖被任命为定襄道行军总管，统率大同道行军总管李道宗、通汉道行军总管李勣等十万唐军，分道出击突厥，后李道宗于灵州大破突厥。次年正月，李靖率部奇袭定襄，又于阴山再破突厥，颉利可汗率领少量骑兵逃往沙钤罗部，欲投奔吐谷浑。李道宗率部追击，遣使逼迫其首领苏尼失执交出颉利，颉利率领数名骑兵连夜逃走，隐匿于荒谷之中，苏尼失执惧怕唐军，派兵追击并俘获颉利，后李道宗将颉利送到长安，因功被赐予实封六百户，并授予刑部尚书之职。
