薛万均,原籍敦煌,后迁徙京兆咸阳,其父薛世雄在隋大业末年为涿郡太守，所以薛万均与其兄薛万彻都客居幽州。因武艺超群，兄弟两人为幽州刺史罗艺所爱。隋末天下大乱，罗艺率薛家兄弟投奔李渊。薛万均授上柱国，永安俊公。
窦建德率10万军夺取范阳，罗艺迎敌。罗艺听从薛万均之计以老弱病残应敌，由薛万均率领精锐骑兵埋伏于城左，大败窦军。次年窦建德率领20万大军来犯，攻上城墙，薛家两兄弟率敢死队100人从地道出城，杀到敌后，敌军仓皇而逃。
后随柴绍讨伐梁师都，任柴绍副手。离朔方数十里，突厥兵突然出现，万均与万彻兄弟横刀立马，斩其骁将，击退突厥军。唐军包围梁师都，众将认为城池坚固不宜强攻，独薛万均认为敌军士气低落，应该一鼓作气攻城。果然不久城内将士杀梁师都出降，薛万均被封为左屯卫将军。
李靖，侯君集西征吐谷浑，薛万均以行军副总管随行。大军到达青海，薛家兄弟各领百骑走在前面，与敌军相遇，薛万均独自冲入敌阵，无人敢挡，与诸将杀敌数千，勇冠三军。敌军反扑，薛万均横刀勒马斩其首将，敌军溃败，薛万均一路率军与李靖会师青海，诏书勉励，迁本位大将军。
薛万均又随侯君集出击高昌，鞠智盛坚守不出，薛万均攻城，智盛遂出降。回朝后，有人告发侯君集，薛万均抢夺高昌妇女财产，唐太宗欲究其罪，被魏征所劝谏。但后来薛万均因小事下狱，郁郁而终。太宗惊而悼之，令其陪葬于昭陵。
