唐军的铠甲抛弃了魏晋的具装铠，演变为以明光铠为代表的唐十三铠，重量减轻了许多，而防御能力却有所提升。
唐军的抛射兵器弩，是当时最先进的远程打击兵器。中国的弩早在秦汉时期便已独步天下，到了唐朝更加成熟完善，其射程与威力远非寻常弓箭可比。
唐军的基本战术是‘侧翼迂回，前后夹击。’唐军将步兵列阵的威力和骑兵强大的机动性能通过‘畜力化运载步兵’这一创新完美的结合到了一起，发挥了历史上最强大的“反骑兵军团”的威力。
高仙芝之所以敢大胆进攻，依赖的就是唐军的战斗力，几次远程攻击的成功也使他自信加大。但大食国不同于西域小国，他们的步兵列阵之时用长矛配盾牌，是传统的装备。大食国的大马士革刀在世界上享有盛誉，步骑两用的阿拉伯弯刀锋锐无比。当时就享有盛名，唐杜甫就在《荆南兵马使太常卿赵公大食刀歌》里面称赞阿拉伯刀“吁嗟光禄英雄弭，大食宝刀聊可比。”
大食国骑兵的装备也是长矛加盾牌，并且装备弓箭。与唐朝相比，大食国的军力处于下风，唯一优势在于骑兵。阿拉伯马乃当时世界上最优秀的马种，呼罗珊又是波斯故地和阿拔斯王朝起家之处，当地战士性情剽悍，骑术精熟，再加上不亚于阿拉伯本土战士的宗教狂热，其素质在全国也堪称精锐。大食国骑兵主要是轻骑，虽然盔甲较差，但保证了机动性。其武器包括弓箭、长矛、剑等，锋利无比，很适合马上作战。
双方都是志在必得，但这是不对等的军事较量。唐军只动用了二十分之一的军队，而且深入腹地。大食国几乎是全国动员，倾所有军力进击唐军。
三万大唐联军长途奔袭，深入大食国七百余里，探知其怛罗斯城3只有少量军队防守。高仙芝命令，立即向怛罗斯城进军，想一举拿下这座空城，作为他们进军的桥头堡。
唐军加速向怛罗斯城前进，大食国一直注视着高仙芝的军队，在接到唐军向怛罗城进军的消息之后。驻巴士拉的东方总督艾布?穆斯林立即下达命令，其部将塞义德?本?侯梅德带领八千部队，日夜兼程，加上他们地形熟，抢先驻守了怛逻斯城中。
七月份高仙芝到达了中亚名城怛罗斯城下，唐军到达城池时，已经不是一座空城了，对方早有准备。高仙芝虽然出乎意外，但箭在弦上，不得不发。不顾军士的疲惫，立即发起攻击，遭到了大食军队的顽强抵抗。
段秀实建议撤军，高仙芝说道：“敌人只有八千军队，能坚守几日，加紧攻击一举拿下坦罗斯。”组织军队开始围攻怛罗斯城，李嗣业手舞陌刀，冲向城门。塞义德?本?侯梅德在城楼上从容镇静，指挥军队用弓箭阻击。
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