大非川之战是开国以来对唐朝外作战中最大的一次失败，吐蕃凭此战一跃成为与大唐分庭抗礼的西部豪强，吐谷浑亦成为吐蕃别部。唐朝被迫撤销四镇建制，安西都护府迁至西州(高昌，今新疆吐鲁番。关于安西都护府的事情前章已简述)，不久之后，675年，唐重新控制西域安西四镇，《资治通鉴》：“以于阗国为毘沙都督府，分其境内为十州，以于阗王尉迟伏阇雄为毘沙都督。辛未，吐蕃遣其大臣论吐浑弥来请和，且请与吐谷浑复修邻好;上不许。”反复争夺安西四镇，吐蕃失败，论钦陵要求唐朝撤出安西，被拒绝，也无可奈何。《旧唐书》：“论钦陵乃请去安西四镇兵，仍索分十姓之地，则天竟不许之”。唐朝长期控制西域安西超过120年。
