背景
唃廝囉政權使當時北宋西北及河湟局勢更趨複雜莫測。宋朝在西北地區已經被党項李氏政權（西夏帝國的前身）攪得不得安寧，要想在西北地區防止平夏部的擴張，就必須保護吐蕃諸部不受党項人的侵犯。但是宋與吐蕃也絕非鐵桿盟友，都要爭取自己的利益；如果任由李立遵的擴張，讓其成為不亞於平夏部的另一勁敵，雙方的衝突就在所難免。三都谷之戰的爆發，就是宋、蕃雙方亦敵亦友的矛盾的集中表現和最終了斷方式。
起因
此時宋朝在西北負責防務的是北宋名將曹瑋。他新上任秦州知州，兼緣邊都巡檢使、徑原儀渭州鎮戍軍緣邊安撫使。當時宋廷在唃廝囉等的封賞以及是否聯合的問題上，持反對態度者很多。曹瑋充分認識到了唃廝囉勢力的重要性，採用了恩威並用的策略，使其能充當遏制党項李德明的宋軍前沿陣地，“獨言宜厚確廝囉以扼德明，又請如廝鐸督例授李立遵節度使。”
節度使是北宋封給周邊歸附勢力的常用榮譽。不過，狂妄的李立遵根本不滿足於節度使的頭銜，他先前就上表要求宋廷授予他“贊普”的稱號。曹瑋指出，贊普就是可汗的意思，如果李立遵一句話就得到了，真正的贊普唃廝囉將置於何地？這不僅將招致一國二主的尷尬局面，還會助長吐蕃貴族“且復有求，漸不可制”的貪慾。宋真宗接到奏章就召集宰相王旦等人商議，王旦支持曹瑋意見說：“既來求恩,然不可不納，但當為之節度。”最終拒絕李立遵贊普的賜封，任命其保順軍節度使。
這下李立遵很不滿，開始陰謀背叛朝廷，謀求名義上的獨立。他先是指使唃廝囉的舅舅賞樣丹與廝敦準備立文法起事，但這位廝敦是曹瑋的好友。曹瑋針鋒相對，讓廝敦去取賞樣丹的首級，果然賞樣丹的人頭很快擺到了曹瑋的帥案上。廝敦又獻出了他自己的封建轄領南市城，於是曹瑋輕鬆得土，並上表封廝敦為順州刺史。殺死賞樣丹後，曹瑋立即出兵，迅速回擊私立文法的廝雞波、李磨論兩部。這兩部落還在商量著怎么劫掠邊境時，就被宋軍一鍋端了。
過程
曹瑋的閃電戰給了李立遵一個下馬威。李立遵是野心十足的人，他怎么會甘心挨打？聞報三個部落被宋軍消滅，他勃然大怒，開始糾集兵馬。一時間，宋、蕃邊境戰雲密布。在集結馬波叱臘、魚角蟬各部三萬餘兵馬後，李立遵準備大舉進犯宋朝。曹瑋也集結秦鳳路兵馬與李立遵開戰！
曹瑋積極準備戰事時，上書朝廷要求增兵。宋真宗非常緊張，看到曹瑋不斷要求增兵的要求，反認為他膽怯，準備派人換了他，於是真宗召見了翰林學士李迪聽取意見。李迪說，曹瑋乃是名將，要求增兵說明他對局勢有著清醒地認識，我們在關右還有機動部隊可以使用，應該立即調撥。真宗問李迪曹瑋能否勝利，李迪毫不猶豫的聲言曹瑋必定可以取勝。真宗這才放下心來。
大中祥符九年（公元1016年）九月，李立遵率大軍出發，很狂妄的宣稱要在秦州城下與曹瑋決戰，揚言“某日下秦州會食”。他想請曹瑋一起在秦州城裡吃飯，頗有當年赤壁之戰時曹操跟孫權說的“會獵於吳下”風範。但曹瑋非常淡定，根本不予理會。當聽到吐蕃人已經越過了畢利城，曹瑋隨即帶領秦州駐泊鈐轄高繼忠、駐泊都監王懷信和精騎六千渡過渭河迎戰。
當月二十四日，宋軍在伏羌寨三都谷擺下陣勢，等待敵軍的到來。很快探馬傳來訊息敵軍已經靠近，曹瑋正在吃飯，聞報後繼續悠閒的用餐。直到探馬報告吐蕃人距離只有幾里之遙時，曹瑋才放下餐具，披上鎧甲出城列隊。
吐蕃人多勢眾，李立遵氣勢洶洶。但在曹瑋的宋軍訓練有素、裝備精良，具有很強的戰鬥力。故此曹瑋決定在氣勢上先要壓倒對手，他看到敵軍分為三隊，一名蕃僧正在前方走來走去。曹瑋斷定是吐蕃的指官，問左右誰最善射，左右均答李超。李超隨即策馬來到曹瑋面前，曹瑋問：“你需要帶多少騎可以射殺那位蕃將？”李超觀察了一下答道要15騎。曹瑋馬上令：“給你100騎，務必射殺此將，否則提頭來見！”李超慨然應道道：“憑藉您太保的神威，只要五十名騎兵護送我到敵人近前，一定可以得手。”
李超在100精騎的掩護下，接近敵陣，那一百名騎兵突然向兩側分開，中間李超飛馬而出，憑藉高超的騎射本領，只一箭那蕃僧就應弦！蕃軍頓時大駭，亂了手腳。曹瑋見狀，身先士卒，率精騎從敵軍側後方猛攻，以兩翼騎兵夾擊吐蕃軍軍陣。宋軍本來就缺騎兵，因此曹瑋將手裡這支稀罕的資源練得十分精銳。在宋軍精騎的攻擊下，蕃軍陣勢大亂，更不能抵抗宋軍主陣的正面衝擊，潰敗而去。
三都谷之戰，宋軍追殺二十餘里，斬首千餘級，擒獲七人，繳獲獲馬牛、雜畜、器仗三萬餘。
結果
三都谷之戰後，曹瑋因此次戰功，由引進使、領英州團練使提拔為客省使領、康州防禦使。他繼續用兵打擊李立遵勢力，河、洮、蘭州以及安江、妙敦、邈川等地不少部落被他納為熟戶後紛紛倒向宋帝國。李立遵的聯盟趨向崩潰，宋朝的西北局勢終於再次穩定。
天禧三年（公元1019年）李立遵入貢，三年後又上表要求內附。不久唃廝囉和李立遵分裂，李立遵部再也不能同宋朝對抗了。宋朝恩威並施有效的籠絡了河湟地區的吐蕃部落，使其成為抑制西夏党項勢力的一個棋子。
三都谷之戰直接效果是安定了秦州邊防，禁止了秦隴及關中的安全。從長遠來看，此戰對北宋的蕃漢關係具有更加重要的意義。此戰後唃廝囉、李立遵不再反叛，沒有歸附西夏。到宋神宗熙寧時期，王韶拓邊西北兩千里，成功地取得熙、河等地區，其基礎正是曹瑋等對西部邊防的著力經營。
可以說，曹瑋在其間發揮了關鍵作用。在政治上，他密切關注吐蕃諸部的動向，洞察李立遵的野心，及時防止其他部落的騷動；軍事上，他憑藉傑出的指揮才能，以非常低的傷亡比打出了一場精彩絕倫的戰鬥，同時也是宋朝歷史上難得的一場騎兵戰。戰後，吐蕃人對曹瑋的威名十分尊重，唃廝囉在與人交談中只要一聽到曹瑋的名字，就會以手加額，向他所在方向行禮。多年後大將葛懷敏出戰西夏，宋仁宗即賜以曹瑋的戰甲，以示榮耀和囑託。
評價
宋人張方平對此有一段精到的評論：“三都振旅，羌以破壞，故迄今三十年懾不敢動。寶元中，夏戎飽飛，兩睡騷動，而隴晏如，關輔賴以為安，實章聖(指宋真宗)納公(指李迪)遠策，而公任瑋之材。”
賢守新成蓋代功，臨危方始見英雄。三都谷路全師入，十萬胡塵一戰空！殺氣尚疑橫塞外，捷音相繼遍寰中。君王看降如綸命，旌節前驅馬首紅。壯哉三都谷，壯哉曹瑋！
