术薛等人率兵两千五百人攻其左路；自己率众进攻其中路。三军一齐攻击，忽儿珊大败，伏尸数十里。耶律大石驻军于寻思干共九十日，回回国王前来降附，贡献土产。

他又西行至起儿漫，文武百官立耶律大石为皇帝。他追谥祖父为嗣元皇帝，祖母为宣义皇后。他对百官说道：“我与你们行程三万里，跋山涉水过沙漠，日夜艰辛前行。仰赖祖宗之福佑，你等众人之力，我冒昧地登了大位。你们的祖、父都应该加以存恤善后，以共享荣耀。”从萧斡里剌以下四十九人的祖父和父亲，封号爵赏各有等差。

后来，东喀喇汗国阿赫马德汗死，其子易卜拉欣汗不得人心，造成康里人和葛逻禄人叛乱，被迫邀请耶律大事出兵协助平乱。耶律大石很快平定了康里和葛逻禄，把东喀喇汗国降为附庸，割取其北疆一带为辽国直辖领地。