急病而亡。
公元629年（贞观三年）十一月，突厥军进扰河西，唐太宗于二十三日诏命路军马反击突厥唐灭东突厥之战:并州都督李绩为通汉道行军总管，兵部尚书李靖为定襄道行军总管，任城王李道宗为大同道行军总管，检校幽州都督卫孝杰为恒安道行军总管，灵州大都督薛万彻为畅武道行军总管，柴绍则为金河道行军总管，与上述5路共同出击。唐军共计10余万，皆受李靖节度，于贞观四年正月出征，最终灭了掉东突厥。
公元633年（贞观七年），柴绍加镇军大将军，行右骁卫大将军，改封谯国公。
公元638年（贞观十二年），柴绍病重，唐太宗亲自前去探望。不久柴绍去世，赠荆州都督，谥号襄。[7]
公元643年（贞观十七年）二月二十八日，唐太宗命画二十四功臣图于凌烟阁，皆真人大小，柴绍名列凌烟阁二十四功臣第十四名。柴绍与平阳公主生子柴哲威，柴令武。
