吳元濟率領第四路軍離開君士坦丁堡以后，率軍返回希臘，繼續進攻雅典。此時希臘各地的拜占庭軍，全部集中到雅典，有三四萬人，沒有原來好打了。
吳元濟率領第三路軍在雅典以南，與這里的拜占庭軍展開了一場大戰，終于擊敗這股敵軍，占領了雅典。
由于拜占庭帝國已經滅亡，希臘各地殘余的拜占庭軍已經放棄希望，先后向第四路軍投降，吳元濟也算取得了不小的戰國，心情這才舒暢一些。
希臘位置重要，吳元濟決定在雅典留下一個羌戎團，又覺得留在阿達納的那個團太靠東，又靠近內陸，于是將阿達納的那個羌戎團向西移到港口城市梅爾辛。
做好這一切后，吳元濟帶領第三路軍從雅典向南行駛，來到北非的昔蘭尼（今利比亞班加西以東）。
昔蘭尼只是一個小城，吳元濟聽說當初的埃及總督尤素福逃到了這里，所以專程來查看一番。
唐軍在昔蘭尼附近登陸后，剛開始還有兩三千騎兵過來試圖驅趕唐軍，后來發現唐軍勢大，趕緊逃進城里。
唐軍成功登陸以后，迅速將昔蘭尼圍住，然后猛烈攻城，只用了半天的時間就將該城拿下。經過對俘虜一番審訊，果然發現優素福就在其中，這個老小子逃了一圈還是被吳元濟抓住了。
優素福以為他逃到一個荒涼的小地方混口飯吃，吳元濟應該把他忘了，沒想到吳元濟還想著他，并且把他抓了起來。
吳元濟想，老子當初好好招降你，你非要跑，這次總算逮住你了，看你還往哪里跑？
吳元濟本想把優素福送回蘇伊士運河做苦工，后來覺得這樣太麻煩，后來想了一個辦法折騰他，派人用馬把他往南送到撒哈拉沙漠里，然后扔在那里不管，讓他好好跑，跑出來才能活命。
昔蘭尼只是黑衣大食的一個殘留地，不值得費工夫，吳元濟率軍乘船向西進發，開始正式進攻阿格拉布。
阿格拉布也是從大食國獨立出來的一個政權，位于馬格里布東部，定都凱魯萬城（今突尼斯中部），主政者為埃米爾齊亞德，齊亞德還是有一定能力的，擁有一支強大的海軍，稱雄西地中海一帶，甚至占領了馬耳他島、西西里島和撒丁島。
齊亞德聽說唐軍向西進攻阿格拉布，立即派海軍向東進發，尋找并殲滅唐朝海軍。吳元濟也正在尋找阿格拉布海軍，兩軍最終在的黎波里（今利比亞西部）以北的海域相遇。
仇人相見，分外眼紅，兩軍立即在海上展開了一場大戰。開戰以后，阿格拉布海軍發現唐朝海軍遠非昔日的那些對手可比，唐軍的火炮威力太強，阿軍戰船根本難以靠近，即使僥幸靠近唐軍船只，船上的唐軍又用火槍對阿軍射擊，阿軍被打的毫無還手之力。
海戰持續了一個時辰，結果是阿軍慘敗，阿軍船只還想西逃，但是唐軍船只有蒸汽動力，阿軍船只根本逃不掉，不是被擊沉就是投降。
吳元濟開局得勝，好不得意，然后又挾著威勢，緊接著登陸進攻的黎波里城。
的黎波里只有不到一萬守軍，而且準備不足，在唐軍的一番攻勢下，守軍棄城而逃，向凱魯萬狂奔而去。
吳元濟覺得的黎波里作為阿格拉布東部的重要城市，又可以兼管昔蘭尼，于是在這里留下一個羌戎團，而后率領第四路軍主力沿著海岸線，向西進攻凱魯萬。
由于唐軍勢大，沿途的一些小城望風披靡，紛紛投降，大部分守軍全部不戰而逃，全部往凱魯萬集中。
唐軍展現了強大的戰力，齊亞德有點繃不住了，開始把全國的部隊往凱魯萬一帶集中，準備在凱魯萬跟唐軍決一死戰。
凱魯萬位于一塊內陸平原上，無險可守，齊亞德只能依靠集中的五萬兵力與唐軍硬剛。齊亞德為了擊敗唐軍，也是頗費了一番功夫，經過苦思冥想，終于想到了一個計策。
齊亞德命人收集了大量的駱駝，又讓人打造了一批特制的戰車，然后開始一番布置，做好了開戰前的準備。
吳元濟率軍抵達凱魯萬城南，還沒擺開陣型，阿軍就率先發動了攻勢。
只見阿軍陣型里沖出一群駱駝，這些駱駝的尾巴上都已經蘸油，并被點火，這些駱駝被火燒的疼痛難忍，瘋狂的向前沖擊。
唐軍的炮兵還沒開始架設，唐軍步兵趕忙用手中的火槍對駱駝進行射擊。這些駱駝皮糙肉厚，需要好幾發子彈才能將其擊斃，因此有一部分駱駝得以沖進唐軍的陣營中，沖亂了唐軍的隊形，甚至有幾只沖進了唐軍的炮陣地。
唐軍經過連續射擊，終于將相當一部分駱駝擊斃，其他的駱駝四散逃跑。
然而，駱駝群的后面緊跟著沖來幾十輛馬拉戰車，這些戰車由兩匹馬牽引，在兩匹馬的馬背上橫綁著一根鐵桿，鐵桿的兩頭各有一片較長的利刃。
后面所拉的戰車里面有兩個人，一個是車夫，一個是弓箭手，車體的周圍和頂部用木板封住，只在前面留一個窗口，供車夫駕車和弓箭手射箭。
在車軸處，還各綁了一個較長的十字形利刃，利刃隨著車軸的轉動而跟著高速轉動，猶如一個絞肉機。
前面的駱駝陣，就是為了后面的戰車開路、擋子彈。唐軍剛擊破了駱駝陣，戰車陣接連而來。
這些戰車速度極快，站著的唐軍如果沒反應過來，很容易被馬背上的利刃割掉頭顱，即使彎腰躲避，也會被車輪上的利刃絞到，而且還有戰車內的弓箭手對外射箭。
頃刻間，唐軍出現了重大的傷亡，阿軍戰車肆意在唐軍陣營里橫沖直撞，引起了唐軍極大的混亂。
剛開始，唐軍對著戰車射擊，由于戰車四周有厚木板保護，打進前面的窗口沒那么容易。后面有人反應過來，開始對著馬匹射擊，馬匹被擊斃后，戰車就喪失了機動性，就可以將車里的人員擊斃。
但是阿軍在戰車陣突入唐軍陣營不久，又派出了兩萬騎兵，大規模向唐軍陣營沖來。
由于唐軍被駱駝陣和戰車陣連續沖擊，陣型已亂，未能有效組織火力阻止阿軍的騎兵。有些阿軍騎兵順利沖入唐軍陣營，對著唐軍瘋狂砍殺。
此時，唐軍的一部分火炮架好，迅速向阿軍騎兵的后方開炮，隨著更多火炮發威，后半部分阿軍騎兵基本被打殘，只有前半部分騎兵沖到唐軍陣營，跟唐軍混戰在一起。
此時唐軍的陣型已亂，基本上是各自為戰，士兵們拿著火槍對附近的阿軍騎兵射擊，阿軍騎兵則對附近的唐軍砍殺。
唐軍雖然有火力優勢，但是裝填子彈需要時間，阿軍雖然有速度優勢，但是難以防住遠處唐軍的射擊。
隨著后半部分的騎兵被唐軍炮兵打散，只有約一萬騎兵沖到唐軍陣營中，唐軍共有近四萬人，唐軍靠著數量優勢，對阿軍圍攻騎兵射擊，終于頂住了阿軍的攻勢，開始穩住了陣型。
隨著對戰的持續進行，唐軍、阿軍的傷亡比約為一比一，但是阿軍數量少，最終越打越少，眼看就落了下風，最后剩下的五千多騎兵支撐不住，急忙往凱魯萬方向逃跑。逃跑途中，又被唐軍炮兵射擊一番，再次折損一千多人。
兩軍交戰時，齊亞德也曾試圖派出步兵加入戰局，支援阿軍騎兵，但是由于唐軍炮火的封鎖，阿軍步兵根本不敢靠近。
齊亞德看到騎兵逃回，知道已經無法消滅唐軍，急忙帶著所有部隊入城，準備依靠城池，抵抗唐軍的進攻。
阿軍撤退以后，唐軍這邊也是一片狼藉，地上除了阿軍的尸體還有大量唐軍的尸體和傷員。
經過清點，唐軍陣亡約四千人，約一萬五千人受傷，意味著有一半的傷亡，加上上次被拜占庭燒死的兩千人，兩次就有六千人的死亡，吳元濟懵圈了，被打擊的垂頭喪氣，快郁悶死了。
兩個副將認為部隊傷亡較大，已經不適合繼續進攻凱魯萬，建議將部隊撤往已經占領的濱海小城蘇塞，在那里休整一段，然后再圖謀進攻凱魯萬。
吳元濟覺得也只有如此，當即指揮部隊打掃戰場，將陣亡的唐軍就地掩埋，然后全軍向東進發，抵達濱海城市蘇塞，在那里救治傷員，補充物資，恢復部隊的實力。
吳元濟剛開始是羞愧郁悶，后面變成了惱怒憤恨，決心后面要瘋狂報復阿軍，要毀滅凱魯萬。
第四路軍在蘇塞休整了約半個月，唐軍的輕傷員好差不多了，后方又送來了大量的物資和彈藥，吳元濟又將的黎波里的那個羌戎團調過來，第四路軍的實力有所恢復。
吳元濟不愿意再等了，將重傷員留在蘇塞，帶著主力部隊再次向凱魯萬進發。這次吳元濟汲取上次的教訓，行軍比較小心警惕，到了凱魯萬城東以后，全軍就擺成環形陣型，架好大炮，防止阿軍突然襲擊。
這次吳元濟不敢托大，采取比較穩健的打法，將部隊擺成“凸”字型，集中兵力攻擊一個方向，先攻破凱魯萬城再說。
唐軍抵達凱魯萬附近后，齊亞德再次派出騎兵突襲唐軍，但這次唐軍早有準備，阿軍騎兵還沒靠近，唐軍的就對他們進行炮轟，再加上后面的火槍陣，阿軍騎兵徒增了兩三千的傷亡就倉惶撤退。
阿軍騎兵撤退后，吳元濟就開始了攻城行動，用大炮轟擊凱魯萬城，幾十門大炮輪番轟擊了一天，把凱魯萬炸的七零八落，城東也被炸出了一個大口子。
當夜，阿軍又派騎兵過來劫營，被早有準備的唐軍擊退，這更增加了吳元濟的憤怒，決定第二天就大規模攻城。
次日，唐軍炮兵又將城東的缺口擴大掃平后，吳元濟就開始命令部隊攻城，并揚言破城之后可以大掠三天，把唐軍心中的野性激發了出來。
第一波部隊迅速進城，與城內的阿軍展開激戰，但是阿軍哪里能夠抵住唐軍兇猛的火力，被打的節節敗退。
為了緩和城內局勢，齊亞德又派騎兵在城外襲擾城外的唐軍，但是唐軍成環形配置，阿軍騎兵根本打不進去，只能在外圍轉悠，起不到任何作用。
隨著入城的唐軍越來越多，阿軍的壓力越來越大。這些唐軍和吳元濟一樣，也是滿懷著仇恨，對阿軍瘋狂攻擊，逢人就射，見人就殺，把阿軍打的鬼哭狼嚎。
在唐軍的玩命進攻下，城內的阿軍頂不住了，誰也不愿意面對這群活閻王，開始紛紛向城西、城北撤退。打到最后，連齊亞德也頂不住了，帶領一些親兵從城北撤離，逃往突尼斯城。
唐軍只用一天就打下了凱魯萬，城內血流成河，大量阿軍被殺。第二天吳元濟履行承諾，唐軍開始在城內大肆搶掠，城內亂套了，城內居民遭了大殃，城內哀嚎聲、慘叫聲不斷。
兩位副將看不下去了，認為唐軍的傷亡應由齊亞德和阿軍承擔，哪能拿城中百姓出氣，這樣不僅嚴重違反朝廷的宗旨，也將敗壞軍隊的風氣，以后會將第四路軍變成一支匪軍。
在兩個副將的苦勸下吳元濟也開始覺得有些不妥，怕朝廷后面向他問責，于是命令唐軍撤出城外，停止搶掠。
唐軍撤出城外后，城內的居民紛紛逃亡，凱魯萬成為一個空城，吳元濟心中反感這個城市，就將此城廢棄，命令部隊繼續向北進發，追擊齊亞德。
齊亞德感覺突尼斯離凱魯萬太近，并沒有在此作過多停留，留下一員將領帶著一萬多人守城，自己則逃亡更西面的阿爾及爾，在那里召集阿格拉布西部的軍隊，準備在那里再拼湊一支大軍與唐軍對決。
突尼斯是一個海濱城市，在第四路軍的水陸夾攻下，很快陷落。這次吳元濟只派人取走城內府庫的物資，沒有對城內軍民施暴，然后就揮師向西，向阿爾及爾方向進軍。
齊亞德在阿爾及爾又召集了約三萬軍隊，但是他覺得阿爾及爾靠海，很容易被唐軍的海軍炮火攻擊，于是將軍隊轉移到阿爾及爾以南的內陸城市貝尼蘇萊曼。
貝尼蘇萊曼位于山谷中的一塊小平原上，與阿爾及爾之間隔著一道大山，只能依靠峽谷中的道路溝通，易守難攻。