趙德明假裝投降的計策得行，曹瑋知道已經失去剿滅平夏部的良機，現在就要防止其坐大，最關鍵就在於不能讓他吞併回、蕃，也不能讓這些部族強大起來成爲新的敵人。回鶻確實無法救援，很大程度上只能坐視德明將其吞併，而打擊有獨立野心的李立遵則是保衛吐蕃的關鍵。平夏部與吐蕃是世仇，德明不斷襲擾六穀等蕃部，但曹瑋派兵保護這些部落，德明一直不便下手，保證了蕃部對朝廷的忠誠。德明每次帶兵襲擾蕃部，看到曹瑋的旗號，雖然怨恨卻也無可奈何。曹瑋的存在阻止了青海、甘肅一帶的小部族歸附平夏部，而南方更多強大的吐蕃部族雖然暫不會歸附平夏，但如果他們要與朝廷爲敵也非常麻煩，真正的考驗還在於此。唐代的吐蕃帝國瓦解後，吐蕃諸部散落在青藏高原上，河湟地區（青海、甘肅的黃河、湟水流域）的一位首領李立遵（郢成藺逋叱）一直有志於恢復。
他打聽到一位名叫欺南陵溫逋的人是吐蕃贊普達瑪歐鬆的後裔，於是將其挾持到宗哥城（今青海平安），尊爲贊普，號唃廝巖（亦作唃廝囉），立文法（吐蕃的政權立法儀式），號稱全藏的領袖。李立遵自爲論逋，相當於太師。這個政權史稱青唐羌政權，佔據青海、甘肅和四川交界的大片領土，有黃河、湟水、瀚海等衆多山川湖泊形勝之處，農牧業比較發達。事實上名譽首領唃廝巖非常親宋，但話語權更大的李立遵則一心想恢復吐蕃帝國，如果讓他成功將成爲不亞於平夏部的勁敵。最初李立遵對朝廷比較恭順，曾主動請纓會剿李繼遷，但隨着自身實力的增長開始狂妄起來。大中祥符八年（1015年），李立遵向朝廷上表，要求冊封爲贊普。曹瑋上疏道：“贊普就是可汗的意思，李立遵一句話就得到了，唃廝巖怎麼辦？他以後還會有更多要求，以致不能制約。”最後宋廷決定封李立遵爲保順軍節度使，和廝鐸督平級。這個封賞本來已經很高，但李立遵還是不滿，開始陰謀背叛朝廷，謀求名義上的獨立。
他先是指使唃廝巖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，曹瑋讓他去取賞樣丹的首級，果然很快就辦到了。廝敦又獻出了他自己的封建轄領南市城，曹瑋上表封廝敦爲順州刺史。廝敦的轄領南市城緊鄰陝西，這可能是他親宋的主要原因。殺死賞樣丹後曹瑋又帶兵閃擊私立文法的廝雞波、李磨論兩部，將其消滅。李立遵尚未親自出兵就被拔去爪牙，大怒，集結三萬餘精騎，準備大舉進犯，曹瑋也集結秦鳳路兵馬與李立遵開戰！李立遵很狂妄的宣稱要在秦州城下與曹瑋決戰，但曹瑋根本不予理會，率參謀部考察研究後決定以6000騎兵在三都谷（今甘肅甘谷縣以西）迎戰。不久李立遵的大部隊來到谷口，偵察兵連忙向曹瑋報告，曹瑋正在吃飯，聞報後不慌不忙繼續吃。偵察兵又多次報告敵軍越來越近，直到在指揮部中都能看見敵軍旗號時曹瑋才放下餐具出兵列陣。曹瑋在軍中遙見一位吐蕃將軍騎白馬在陣前往來指揮，問左右誰最善射，左右均答李超。曹瑋問李超：“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。
曹瑋馬上下令：“給你100騎，務必射殺此將，否則提頭來見！”李超在100精騎的掩護下，接近敵陣，憑藉高超的騎射本領，果然將其射殺馬下！蕃軍頓時大駭，曹瑋身先士卒率精騎從敵軍側後方猛攻，蕃軍陣勢大亂，更不能抵抗宋軍主陣的正面衝擊，潰敗而去。曹瑋追殺二十餘里，斬首千餘級，許多蕃軍自相蹂躪，又掉入谷中，死者不下萬人，宋軍僅陣亡67人，傷百餘人。三都谷之戰後李立遵還沒來得及跑回去，曹瑋已經派兵襲擊了宗哥城和吹麻城（今甘肅積石山縣），殺死正在立文法的酋長甘遵、魚角蟬。另一位酋長馬波叱臈在宗哥城北的野吳谷構築防禦工事，曹瑋派200神武軍冒着箭雨斬斷柵欄，宋軍涌入，控制了李立遵的老巢。在用兵如神的曹瑋面前，李立遵還沒正兒八經指揮一下作戰就已經全線潰敗。繼而河州、洮蘭、安江、妙敦、邈川、黨逋諸城皆納質爲熟戶。熟戶就是漢化的公民，不再由世襲領主所私有。曹瑋又修築拶巖嚨城堡（遺址今不尋），完全控制住河州一帶的蕃部。
三都谷之戰對宋帝國的蕃漢關係具有至關重要的意義，此戰前李立遵本有恢復吐蕃帝國之意，戰後唃廝巖、李立遵以及吐蕃諸部均忠於朝廷，不再反叛，更沒有歸附西夏，極大的保障了青藏高原的和平穩定，是宋帝國最成功的一次地緣戰略行動。曹瑋也因爲他的卓越貢獻成爲繼李繼隆之後的又一位旗幟性名將，深受宋軍景仰，多年後大將葛懷敏曾被賜披曹瑋的戰甲以示榮耀。曹瑋作爲曹彬之子，風格與其父大不相同，以沉着和勇猛着稱，也贏得了蕃、羌諸部甚至契丹帝國的共同尊重。唃廝巖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；契丹使者從他的轄區前路過，也要緩行而過。平定李立遵後，曹瑋因功遷宣徽北院使、鎮觀察留後、簽署樞密院事，是第一位破例以樞密院長官兼任節度藩鎮的武將。宋仁宗天聖八年（1030年），彰武軍節度使曹瑋卒，享年50歲，贈侍中，諡武穆，配饗仁宗廟庭。十萬胡塵一戰空，並不是指將胡人全部屠殺，而是要滌盪胡塵，用文明觀念將私有部民轉化爲國家公民。曹瑋通過對吐蕃諸部的恩威並施，贏得他們的真誠尊重，避免了被平夏部收取，在其已經獲取回鶻右臂的情況下，斬斷其左臂，無愧爲一代名將。