第一、唐军轻敌，孤军深入
大非川之战是唐朝为了扭转在西域、河西一带的不利局面而主动向吐蕃发起的一次进攻。战前，唐高宗特意从朝鲜半岛上抽调了一代名将薛仁贵(薛仁贵曾担任安东都护府都护)担任此次西征的主帅。自建国以来，唐朝已经攻灭东突厥汗国、薛延陀汗国、西突厥汗国、高句丽王国、西域诸国，击败吐谷浑汗国。长期处于胜利状态下的唐军十分轻敌，没有过高地重视吐蕃的军事力量，从出兵的数量也可以看得出来。薛仁贵、阿史那道真以区区3万军马深入乌海地区，而他的副将郭待封统帅的2万后勤部队却陷入吐蕃的重重围困，全军覆没。吐蕃充分利用唐军孤师远征、后勤断绝的劣势，集中优势兵力集中打击。
第二、双方的实力对比悬殊
大非川之战前一年，唐朝才刚刚平定朝鲜半岛的高句丽王国，名将李绩统帅的数十万唐军主力根本来不及回防吐蕃。吐蕃就是趁着唐军东征的机会，吞并土谷浑，入侵安西地区，向唐朝的威严发起了挑战。唐高宗仓促命令薛仁贵为主帅，让他出征吐蕃。出师时，薛仁贵与郭待封的总兵力只有区区5万人。
吐蕃轻骑兵曾经攻灭了印度的天竺王国，其活动范围包括新疆、西藏、青海、印度、尼泊尔等地。吐蕃国内兵强马壮，又依赖青藏高原的地理优势，居高临下，不断入侵唐朝的四川地区。防御薛仁贵进攻的吐蕃宰相是论钦陵，他十分重视唐朝的进攻，不仅下令全民皆兵，还组织了西羌、吐谷浑、吐蕃联军，总数达到了40万之多。此战是薛仁贵一生最大的败仗，彻底让他身败名裂。
第三、唐军将帅不和
唐高宗以薛仁贵为主帅，郭待封为副帅，同时下令西域的唐朝与突厥联军从北面配合唐军的进攻。薛仁贵利用轻骑兵的优势击溃了吐蕃前锋，进入乌海地区，他命令郭待封率领后勤部队坚守后方。郭待封立功心切，盲目出击，结果陷入吐蕃围困，全军覆没。吐蕃40万军队前后夹击薛仁贵，因此唐军战况不利。在后勤断绝，敌军层层围困的情况之下，薛仁贵大败而归。战后，唐高宗追究薛仁贵的责任，将他削职为民。
大非川之战的后续影响：
此战是唐朝建国以来最大的一次惨败，同时也宣告了唐朝对外扩张的停止，转为全力对付吐蕃。唐军被迫从中亚撤回到葱岭以东，停止继续往西扩张，并且在河西、安西两个方向上与吐蕃陷入拉锯战。唐朝的军队制度是以均田制为基础的府兵制，军队的实际数量受制于耕种土地。另外，由于隋末动乱，人口减少，唐朝初年真实的常备军数量约为40万左右，超过这个数目则有夸大的嫌疑。大非川之战中，唐朝5万河西军精锐损失惨重，以后则不得不抽调重兵防御吐蕃。
对于吐蕃而言，凭借此战完全吞并了吐谷浑的故土。唐太宗原来是想依赖土谷浑作为河西走廊的屏障，而没有灭吐谷浑。但是吐蕃攻下吐谷浑之后，便可以从这里直接打击到唐朝的河西走廊和陇右地区。吐蕃凭借地利往往先发制人，这就是为什么唐朝与吐蕃战争陷入焦灼状态的原因了。
