会昌二年八月，唐廷发兵三路，北伐回鹘，张仲武加官检校兵部尚书，充任东面回鹘招抚使，指挥卢龙行营军及奚族、契丹族、室韦族的军队。
在历时数月的征战中，张仲武与其它两路兵马紧密配合，会昌三年正月，乌介可汗兵临振武，刘沔遣麟州刺史石雄、都知兵马使王逢率沙陀朱邪赤心三部及契苾、拓跋三千骑兵袭击回鹘牙帐，刘沔亲率大军随后跟进。
麟州刺史石雄到达振武城后，派人从城里向城外挖凿十余个地道，于半夜引兵从地道杀出，直攻可汗牙帐。
一直等唐军进至可汗牙帐下，回鹘兵才发觉，乌介可汗惊慌失措，弃辎重逃走。
至会昌三年二月，石雄大败回鹘于杀胡山，唐军大胜。回鹘兵被斩首万人，收降二万余人，乌介被枪刺伤后带数百骑向东北方向逃去，，被迫远遁西域，归附黑车子族，其溃散部队多向卢龙军投降。唐武宗李炎论功，加张仲武检校尚书右仆射衔。
此役后，张仲武请求于蓟北立《纪圣功铭》，唐武宗同意，并命李德裕亲自撰文，以昭示后世。
大中元年二月，唐宣宗加张仲武同平章事衔，以奖赏他击破回鹘的功劳。
五月，卢龙节度使张仲武出兵深入，大破北部诸山奚，禽酋渠，烧帐落二十万，取其刺史以下面耳三百，羊牛七万，辎贮五百乘，献京师。
大中二年，张仲武加官检校司空，其后朝廷恩令累加其至检校司徒、同中书门下平章事。
大中三年（849年），张仲武病死于任上，军中拥立其子张直方继位，这个张直方我们曾在之前的黄巢之乱时提过。
张直方被拥立为卢龙留后，不久任副大使，其后来因嗜酒凌虐士卒，导致军中大乱，张直方看苗头不对，为了保住小命，他后来便以打猎为名，逃回长安，军中乃拥立周綝为卢龙留后。
大中四年，周綝死后，朝廷以张允伸为留后，张允伸的家族世代仕于幽州军门，对朝廷的态度很是恭顺，其后累进检校司徒、兼太傅、同中书门下平章事，张允伸得风疾，以其子张简会为留后。
咸通十二年正月，卢龙节度使张允伸因患风恙而上书朝廷交还节度使旌旗节钺，以便治疗，朝廷允准，随后朝廷任命其子张简会为检校工部尚书，充任卢龙节度副大使，代管卢龙军政。
咸通十三年正月，卢龙节度使张允伸病重，再次派使者上表朝廷，交还节度使的旌旗、节钺。
朝廷诏书未到，张允伸已于正月二十五日病逝，享年八十八岁。
朝廷追赠太尉，谥号“忠烈”，张允伸所部的平州刺史张公素率平州军来参加葬礼。幽州的士兵平日里都十分尊敬张公素，有这么个老资格在身边虎视眈眈，张简会非常担心自身的处境，想来想去觉得不安全，想了想老爹临终的遗言，实在不行就回长安，不失做个逍遥相公，最不济也能保住性命，于是张简会就连夜趁机逃到长安躲避灾祸去了。