处罗之弟阿史那·社尔皱眉打断了他的话，训斥道：
“赵德言！你张口‘正统’，闭口‘人心’，可曾想过草原儿郎为何要替汉人流血？杨政道若真得了并州，难道会甘心做突厥的狗？只怕转眼便与李渊暗通款曲！”
处罗可汗看着众人争论不休，猛掷金杯在地，怒喝道：
“够了！当年我父汗被都蓝可汗追杀，若无隋朝兵马钱粮，早成一堆白骨！这恩情是刻在狼神山上的！”他随即指向帐外，继续言道，“如今隋室绝嗣，唯留杨政道一脉，我突厥若不扶持，草原诸部谁还信我‘重义’之名？明日点兵五万，直扑并州，谁敢再谏，按扰乱军心论处！”
突厥处罗可汗不顾贵族群臣反对，执意推行“攻取并州以安置杨政道”之策，此举名义上宣称“报隋朝旧恩”（其父启民可汗曾因突厥内乱逃亡隋朝，得隋文帝资助复国），实则欲借隋室旗号介入中原，扩大突厥对河东地区的控制。然而，以阿史那思摩为首的突厥贵族强烈反对，认为并州驻有唐将李仲文重兵，且“悬军深入，粮运阻绝，恐非万全之策”。处罗却以“此恩不可忘”为由，强行调集兵力，准备联合梁师都等割据势力筹备南征。
然而，处罗可汗的军事计划尚未实施，便突遭变故。史载其“将出师，遇暴疾而卒”，从发病到死亡仅数日，病程极短。关于病因，正史记载较为模糊，《隋书·北狄传》称其“忽呕血不止”，《旧唐书·突厥传》仅以“暴疾”概括。结合突厥贵族普遍酗酒的习俗（《新唐书·突厥传》载处罗“性素沉湎酒色”），现代学者推测其可能死于急性肝病或心血管疾病。另有史料提及当时漠北“久雨，卒大疫，死者甚众”（《隋书·北狄传》），或暗示处罗感染了流行性疾病。
处罗生前欲立儿子奥射设，但义成公主以“奥射设丑弱，不类可汗”为由反对，处罗卒后，义成公主支持其弟咄苾（继位后称颉利可汗）继位。现代学者吴玉贵在《突厥汗国与隋唐关系史研究》中指出，处罗之死极可能是突厥亲唐派与亲隋派博弈的结果，义成公主为确保自身在突厥的政治影响力，其一直想要重新