赵德明假装投降的计策得行，曹玮知道已经失去剿灭平夏部的良机，现在就要防止其坐大，最关键就在于不能让他吞并回、蕃，也不能让这些部族强大起来成为新的敌人。回鹘确实无法救援，很大程度上只能坐视德明将其吞并，而打击有独立野心的李立遵则是保卫吐蕃的关键。平夏部与吐蕃是世仇，德明不断袭扰六谷等蕃部，但曹玮派兵保护这些部落，德明一直不便下手，保证了蕃部对朝廷的忠诚。德明每次带兵袭扰蕃部，看到曹玮的旗号，虽然怨恨却也无可奈何。曹玮的存在阻止了青海、甘肃一带的小部族归附平夏部，而南方更多强大的吐蕃部族虽然暂不会归附平夏，但如果他们要与朝廷为敌也非常麻烦，真正的考验还在于此。唐代的吐蕃帝国瓦解后，吐蕃诸部散落在青藏高原上，河湟地区（青海、甘肃的黄河、湟水流域）的一位首领李立遵（郢成蔺逋叱）一直有志于恢复。
他打听到一位名叫欺南陵温逋的人是吐蕃赞普达玛欧松的后裔，于是将其挟持到宗哥城（今青海平安），尊为赞普，号唃厮岩（亦作唃厮啰），立文法（吐蕃的政权立法仪式），号称全藏的领袖。李立遵自为论逋，相当于太师。这个政权史称青唐羌政权，占据青海、甘肃和四川交界的大片领土，有黄河、湟水、瀚海等众多山川湖泊形胜之处，农牧业比较发达。事实上名誉首领唃厮岩非常亲宋，但话语权更大的李立遵则一心想恢复吐蕃帝国，如果让他成功将成为不亚于平夏部的劲敌。最初李立遵对朝廷比较恭顺，曾主动请缨会剿李继迁，但随着自身实力的增长开始狂妄起来。大中祥符八年（1015年），李立遵向朝廷上表，要求册封为赞普。曹玮上疏道：“赞普就是可汗的意思，李立遵一句话就得到了，唃厮岩怎么办？他以后还会有更多要求，以致不能制约。”最后宋廷决定封李立遵为保顺军节度使，和厮铎督平级。这个封赏本来已经很高，但李立遵还是不满，开始阴谋背叛朝廷，谋求名义上的独立。
他先是指使唃厮岩的舅舅赏样丹与厮敦准备立文法起事，但这位厮敦是曹玮的好友，曹玮让他去取赏样丹的首级，果然很快就办到了。厮敦又献出了他自己的封建辖领南市城，曹玮上表封厮敦为顺州刺史。厮敦的辖领南市城紧邻陕西，这可能是他亲宋的主要原因。杀死赏样丹后曹玮又带兵闪击私立文法的厮鸡波、李磨论两部，将其消灭。李立遵尚未亲自出兵就被拔去爪牙，大怒，集结三万余精骑，准备大举进犯，曹玮也集结秦凤路兵马与李立遵开战！李立遵很狂妄的宣称要在秦州城下与曹玮决战，但曹玮根本不予理会，率参谋部考察研究后决定以6000骑兵在三都谷（今甘肃甘谷县以西）迎战。不久李立遵的大部队来到谷口，侦察兵连忙向曹玮报告，曹玮正在吃饭，闻报后不慌不忙继续吃。侦察兵又多次报告敌军越来越近，直到在指挥部中都能看见敌军旗号时曹玮才放下餐具出兵列阵。曹玮在军中遥见一位吐蕃将军骑白马在阵前往来指挥，问左右谁最善射，左右均答李超。曹玮问李超：“你需要带多少骑可以射杀那位蕃将？”李超观察了一下答道要15骑。
曹玮马上下令：“给你100骑，务必射杀此将，否则提头来见！”李超在100精骑的掩护下，接近敌阵，凭借高超的骑射本领，果然将其射杀马下！蕃军顿时大骇，曹玮身先士卒率精骑从敌军侧后方猛攻，蕃军阵势大乱，更不能抵抗宋军主阵的正面冲击，溃败而去。曹玮追杀二十余里，斩首千余级，许多蕃军自相蹂躏，又掉入谷中，死者不下万人，宋军仅阵亡67人，伤百余人。三都谷之战后李立遵还没来得及跑回去，曹玮已经派兵袭击了宗哥城和吹麻城（今甘肃积石山县），杀死正在立文法的酋长甘遵、鱼角蝉。另一位酋长马波叱臈在宗哥城北的野吴谷构筑防御工事，曹玮派200神武军冒着箭雨斩断栅栏，宋军涌入，控制了李立遵的老巢。在用兵如神的曹玮面前，李立遵还没正儿八经指挥一下作战就已经全线溃败。继而河州、洮兰、安江、妙敦、邈川、党逋诸城皆纳质为熟户。熟户就是汉化的公民，不再由世袭领主所私有。曹玮又修筑拶岩咙城堡（遗址今不寻），完全控制住河州一带的蕃部。
三都谷之战对宋帝国的蕃汉关系具有至关重要的意义，此战前李立遵本有恢复吐蕃帝国之意，战后唃厮岩、李立遵以及吐蕃诸部均忠于朝廷，不再反叛，更没有归附西夏，极大的保障了青藏高原的和平稳定，是宋帝国最成功的一次地缘战略行动。曹玮也因为他的卓越贡献成为继李继隆之后的又一位旗帜性名将，深受宋军景仰，多年后大将葛怀敏曾被赐披曹玮的战甲以示荣耀。曹玮作为曹彬之子，风格与其父大不相同，以沉着和勇猛着称，也赢得了蕃、羌诸部甚至契丹帝国的共同尊重。唃厮岩在与人交谈中只要一听到曹玮的名字，就会以手加额，向他所在方向行礼；契丹使者从他的辖区前路过，也要缓行而过。平定李立遵后，曹玮因功迁宣徽北院使、镇观察留后、签署枢密院事，是第一位破例以枢密院长官兼任节度藩镇的武将。宋仁宗天圣八年（1030年），彰武军节度使曹玮卒，享年50岁，赠侍中，谥武穆，配飨仁宗庙庭。十万胡尘一战空，并不是指将胡人全部屠杀，而是要涤荡胡尘，用文明观念将私有部民转化为国家公民。曹玮通过对吐蕃诸部的恩威并施，赢得他们的真诚尊重，避免了被平夏部收取，在其已经获取回鹘右臂的情况下，斩断其左臂，无愧为一代名将。