4.高宗征辽东
上元三年（公元676年）正月，新罗遣使谢罪，征伐辽东告一段落。
（1）高宗击高句丽
唐高宗李治登基之后，并没有放弃东征的打算，仅仅是暂时没有贸然进兵，静觅时机。这时，新罗愈发亲近唐朝，高句丽、百济也维持着对唐的朝贡关系。
可是永徽六年（公元655年）正月，事情发生了新的变化，高句丽与百济联手进攻新罗北境，攻取三十三城。新罗王紧急遣使者到唐求援，使唐开始再次东征。
这时新罗王名金春秋，是新罗女王金善德的弟弟。金善德在贞观二十二年（公元648年）死后，其妹金真德继承王位，太宗派使者册命，并封为乐浪郡王。之后，金真德派金春秋到唐朝朝拜，并且请求更改新罗章服（即表示官位高低的官服），采用大唐制度，太宗立即赐给御库章服。金春秋还到国学观看释奠（祭孔子的礼仪）、讲论，太宗又赐自己亲自参与撰写的《晋书》。永徽五年（公元654年）金真德死去，高宗下诏将金春秋立为新罗王。所以，当傲慢无礼的高句丽联合百济进攻新罗时，唐高宗当然不能置身事外，而且东征也是他要实现的亡父宿愿。
永徽六年（公元655年）二月二十五日，高宗派遣营州都督程名振与左卫中郎将苏定方率军进攻高句丽。五月十三日程名振等渡过辽水向东推进；新城（今辽宁抚顺北）的高句丽军见唐军兵少，出城渡贵端水迎击，双方展开会战。程名振以寡敌众，毫不畏惧，大败敌军，杀死俘虏千余人，进而焚新城的外郭城及村庄得胜而回。显庆三年（公元658年）六月，高宗又派程名振和右领军中郎将薛仁贵领军攻打高句丽赤峰镇，杀死四百余人，俘虏百余人。高句丽派大将豆方娄率三万军马反击，程名振用契丹兵迎击，又大破高句丽军，杀死两千五百人。第二年，薛仁贵等与高句丽将领温沙门在横山激战，也取得胜利。
但是，唐这些小胜都无法根本解决问题。为消灭劲敌高句丽，从显庆五年（公元660年）起，唐采用新的战略，即重点进攻百济。因为唐军不善于海战，只有联合亲唐的新罗，制服百济，作为陆地根基，以实现对高句丽从东西两面进行夹击，才能灭亡高句丽。
就在显庆五年（公元660年），百济依靠高句丽的支援，连续进攻新罗。新罗王金春秋上表求救，高宗遂于三月初十以左武卫大将军苏定方为神丘道行军大总管，带领左骁卫将军刘伯英率领水陆十万大军讨伐百济；以新罗王金春秋为嵎夷道行军总管，率新罗将士与唐军共同出击。八月，苏定方领军自成山渡海，百济获知消息后据守熊津江口。苏定方统帅先锋首先登陆，依山列阵，与百济军激战；唐大军扬帆渡海随后赶到。百济大败，死亡数千人，剩下的溃逃。苏定方乘机沿津江水陆并进，直指百济首都俱拔城（一称“真都城”）。离城约二十里，百济调集全国兵马来战。经过一场血战，唐军大胜，杀虏万余人。百济王扶余义慈和太子抚余隆赶紧远逃到北部边境，苏定方指挥唐军将俱拔城重重包围。
这时，留在城中的扶余义慈次子扶余泰自立为王。太子隆的儿子扶余文思对亲信们说道：“王与太子都健在，叔叔却专兵自立为王，他要是能击退唐军，我父子一定丧命。”遂率左右垂城降唐，百姓也纷纷随从，扶余泰不能阻止。苏定方趁此良机，命战士登城树立唐的大旗，扶余泰感到穷途末路，只好出城投降。没过多久，扶余义慈、扶余隆及诸城主全部投降。百济原来有五部，分统三十七郡、二百城、七十六万户。唐高宗下诏在此地设熊津、东明、马韩、金连、德安五都督府，各统州、县，让原来的酋长担任都督、刺史、县令。十一月，苏定方俘虏扶余义慈、扶余隆、扶余泰以及百济将领五十八人献于洛阳。高宗亲自驾临则天门楼举行受降仪式，过后，将这些战俘统统赦免。几天以后扶余义慈病死，高宗赠官埋葬。
灭百济后，高宗于十二月十六日，任命左骁卫大将军契苾何力为坝江道行军大总管，左骁卫将军苏定方为辽东道行军大总管，左骁卫将军刘伯英为平壤道行军大总管，蒲州刺史程名振为镂方道总管，领军分路讨伐高句丽。龙朔元年（公元661年）正月十九日，高宗下令在黄河南北、淮南六十七州征召四万四千余人补充平壤、镂方两路大军。二十二日，又任命鸿胪卿萧嗣业为扶余道行军总管，率领外族诸部族兵前往平壤。这样，唐出动五路大军对高句丽展开全面进攻。
（2）刘仁轨击百济
可恰在此时，百济的形势出现了反复。先前，苏定方灭百济后便率大军以及俘获的百济王扶余义慈等班师回朝，只留下郎将刘仁愿镇守熊津城。没过多久，高宗虽又增派左卫中郎将王文度任熊津都督去安抚百济，可是王文度渡海时病死。百济僧人道琛、旧将福信趁唐驻军力量薄弱的机会，将扶余义慈的儿子扶余丰从倭国接回立为百济王，并率军包围了刘仁愿驻守的府城。为扭转百济出现的对唐不利的局面，高宗起用刘仁轨为带六州刺史，统领原王文度所率的将士，并集合新罗兵马，联手增援刘仁愿。
刘仁轨是汴州人，自幼勤勉好学，所以博览群书，精晓文史。唐初任陈仓县尉（九品），当地有一折冲都尉（四品）鲁宁，仗恃官位较高，为非作歹，无人敢惹。刘仁轨予以警告，但他非但不改，反而变本加厉。刘仁轨于是将其逮捕，用杖打死。州府奏闻，太宗十分恼怒道：“是什么样的县尉，竟敢杀朕折冲！”将其召入朝中。言谈中太宗察觉刘仁轨刚正不阿，擢升为栎阳丞，后不断升迁。高宗显庆四年（公元659年）担任青州刺史，第二年东征派仁轨监统水军运粮，因船翻海中被免职。
刘仁轨被委以重任后，明白自己大展拳脚的机会已到，高兴地说：“上天要使我富贵了！”并带着唐朝的历法而行。人们不清楚他的用意，他解释道：“我颁大唐历法于海外。”
刘仁轨军令严明，部伍整肃，转战而前，无人能挡。道琛在熊津江口立两栅以抵抗唐军，刘仁轨领兵与新罗兵合力进击，百济军无法抵御，想退入栅中，但阻水桥窄，无法迅速撤退，被杀和落水淹死的达万余人。道琛遭此重创，不得不解除对刘仁愿的包围，退保百济西部的任存城。但这时新罗军粮草已尽，引军撤退。道琛、福信抓住时机，招集部众，势力重新增强。刘仁轨兵少，与刘仁愿两军汇合，在熊津城休息士卒。
高宗下诏命令新罗迅速出兵，协助唐军消灭百济残部。新罗王金春秋遵照旨意，派将金钦率兵援助刘仁轨等，但行军到达古泗，被福信伏击，伤亡惨重，从葛岭道逃回本国，再也不敢出兵。福信得胜后杀掉道琛，独揽全部兵权。刘仁轨、刘仁愿缺乏新罗军配合行动，暂时固守熊津城，休养生息，以待战机。
（3）增兵击高句丽
龙朔元年（公元661年）四月，高宗看到几个月前五路大军出击高句丽并没取得战果，就又任命任雅相为江道行军总管，契苾何力为辽东道行军总管，苏定方为平壤道行军总管，与萧嗣业等兵共三十万，水陆分道并进，讨伐高句丽。高宗本想亲率大军，因武后反对而放弃。
七月，苏定方统领一路军渡海直指高句丽，在江战胜高句丽军后，气势高昂，进而包围了高句丽都城平壤。为阻止唐大军从东路进攻，泉盖苏文提前派他的儿子泉男生率精兵数万驻守鸭绿江。九月，唐大军受阻于鸭绿江，找不出办法渡江前进。没过多长时间，大将契苾何力赶到前线，正好此时刮起寒风，江水全部结冰。契苾何力趁此良机，领兵自冰面渡江，擂鼓进击；高句丽军没有了天险，无法抵挡如潮水般的唐军，四散溃逃，唐军乘胜追击数十里，杀了三万人，余众全部投降，仅泉男生一个人逃脱。这时契苾何力接到班师的诏令，遂奉命率军回朝。
龙朔二年（公元662年）二月，江道大总管任雅相在军中病死。此后不久，沃沮道总管庞孝泰统领岭南兵进屯蛇水，被高句丽军全歼，庞孝泰和他的十三个儿子也全战死。而苏定方围平壤坚城，迟迟不能取胜，又逢天降暴雪，也撤军返回。唐这次大举进攻高句丽又没有获得出色的成果。
因为唐决定全军回撤，高宗给坚守在百济熊津城的刘仁愿、刘仁轨去敕书道：“攻打平壤的军队已经撤退，一城很难守住，应率军到新罗。新罗要是留你们镇守，则暂居其地；要是不留，速渡海回唐。”将士们听说后都想撤退，仁轨却予以反对。他说：“身为臣子，要为大唐的利益视死如归。陛下欲灭高句丽，所以先要平定百济，留兵镇守。百济残部虽很狂妄，只要我等养精蓄锐，攻其不备，定能取胜。胜利之后，军心大振。然后分兵多路据守险要，拓宽地域，飞表奏闻，请求增兵。朝廷知能成功，必然命将出师；一旦与我军合力，必歼百济残敌。这样，不仅不会前功尽弃，而且永清海外。如今平壤唐军已经返回，熊津我军要是再撤退，则百济余烬用不了多久又会再次兴盛，高句丽凶敌，什么时候才能灭掉！何况我们是一地处敌人包围中的孤城，如若动足，即被擒虏；即使侥幸进入新罗，也是居，如有意外，后悔也晚了。福信凶残暴虐，君臣猜忌，不久将发生内讧；此时正应该静观其变，乘机进取，决不可轻率撤离！”一席话让大家佩服得五体投地。
百济王扶余丰与福信以为刘仁愿等困守孤城，无人增援，难以固守，居然派使者以讥讽的口气说：“贵军什么时候向西返回，我们要列队欢送。”刘仁愿、刘仁轨知敌人轻敌，放松了警惕，突然出击，攻占百济支尹城、大山、沙井等栅，杀死俘虏敌人很多，分兵镇守。福信大惊失色，赶紧增兵加强对战略要地真岘城的守卫。
真岘城临江高险，一夫当关，万夫莫开。但刘仁轨抓住敌人懈怠之机，引新罗兵夜间悄悄兵临城下，四面攀草而上，百济守军没有防备，至黎明已占据该城。这样，与新罗相连的运粮道路保持了畅通。时在龙朔二年（公元662年）七月。
随后，刘仁愿奏请增兵，高宗任命右威卫将军孙仁师为熊津道行军总管，统率由青、淄、海、莱四州调集的七千士卒渡海奔赴熊津。刘仁轨就这样以坚韧不拔的毅力和善于寻找战机的智慧最终在百济站住了脚，使局面焕然一新，为唐再次征服百济奠定了基础。
没过多久，不出刘仁轨所料，百济出现了内乱。由于百济王扶余丰和专权的福信互相争斗，矛盾日深，福信想先下手为强，于是假装病卧在家，想等扶余丰探问时刺杀。扶余丰察知阴谋，于是带着亲信袭杀福信，并派使者到高句丽、倭国班请援兵抵抗唐军。
（4）击平百济
龙朔三年（公元663年）九月，奉命增援的孙仁师率军渡过大海到达百济与刘仁愿、刘仁轨会师，唐军气势高涨。百济王扶余丰从南面率领倭国抗拒唐军。起先，唐军诸位将领大多认为加林城地处兵家必争之地，应先攻克。刘仁轨却说：“加林城险固，贸然快速进攻必然伤亡惨重，缓攻则难以立刻攻取。而周留城是敌寇巢穴，除恶必须除掉根本，宜先攻之。如果攻占该城，诸城不攻自破。”这时，大家都称赞这一计策十分高明。于是制定了作战部署：孙仁师、刘仁愿与新罗王金法敏率步骑从陆路推进（金法敏是在龙朔元年（公元661年）九月其父金春秋死后嗣位的）；刘仁轨则与部将杜爽、扶余隆统领水军及粮船沿熊津江入白江；两路军在白江会师后再合力进攻周留城。但刘仁轨军行至白江口，遇到扶余丰率领的百济兵和倭国兵联合阻击，双方展开激战。刘仁轨连胜四阵，焚毁敌舰四百艘，火焰烟雾迷漫天空，海水全被染成红色。百济王扶余丰一人逃奔高句丽，王子扶余忠胜、扶余忠志等率众及倭国残军向唐军投降，这一战是百济战局的转折点。在这之后，除百济将领迟受信所守的任存城外，别的城池又一次全部降唐。
这时，刘仁轨大胆使用百济降将黑齿常之、沙叱相如率军进攻任存城。黑齿常之是百济西部人，身高七尺，有勇有谋。起初在百济任郡将。显庆五年（公元660年）苏定方灭百济国时，黑齿常之领兵归降。但苏定方囚禁百济王扶余义慈及太子扶余隆，放任兵将抢劫掠夺，杀死许多青年壮男。黑齿常之不满，于是与左右十余亲信逃回本部，重新聚集散兵游勇，以任存山为根基，结栅固守。百济民众都来归附，旬日间聚众三万余人，苏定方派兵进攻，黑齿常之率敢死队战败唐军，并乘胜收复本国二百余城。苏定方无计可施，不久奉命撤军返唐。后来福信率众起事，黑齿常之和沙叱相如各自占领险要之地响应。百济这次又被唐所败，两人也领兵投降。
刘仁轨的建议一提出，孙仁师立刻提出异议说：“这些人都是人面兽心，怎么能够信任！”刘仁轨解释道：“我看这二人都是智勇双全、有信有义的壮士。因以前投错了人，所以背叛；今遇明主，正是回报皇恩，建功立业之时，用不着疑虑。”于是供给粮草、器械，并调遣部分唐军支援，最后攻陷了任存城。百济将领迟受信抛妻弃子，狼狈逃往高句丽。百济至此再次被唐全部平定。
高宗见已经完成用兵百济的任务，于是下诏命刘仁轨率军留守百济，召孙仁师、刘仁愿回朝。百济经历战乱，尸横遍野，满目荒凉。刘仁轨令人掩埋骸骨，整顿村邑，登记户籍；任命官员、疏通道路、架设桥梁、修复水库、筑堤补堰、劝课农桑、存养孤老、赈济贫乏、立唐社稷、颁唐历法，使百济百姓丰衣足食；然后屯田储粮，训练士卒，准备随后进击高句丽。
麟德元年（公元664年）十月，熊津都督刘仁轨上奏，反映留守百济的唐军士兵大多疲弱，衣衫不整，思乡盼归。其因在自显庆五年（公元660年）以后，国家降低对士卒待遇。此前士卒牺牲，朝廷要派专使吊祭，追赠官爵，或授死者的官爵与子弟。并且只要是渡海征辽东的，一律赐勋一级。可是显庆五年（公元660年）以来，多次出征，渡海作战的兵将，官不记勋，战死的也没有人理会，所以没有人愿意从军。这样，州县每次征发百姓为兵，强壮而富有的，用财物贿赂官吏就可以免除，贫困的即使老弱也被征发。而且这次东征百济，离家时只叫准备一年资装，如今已经两年，还没有归期。刘仁轨最后恳切指出：“陛下留兵海外，镇守百济，是为了灭亡高句丽。百济和高句丽以往关系密切，倭国人距离虽远，也是支持百济的潜在力量。大唐要是没有大军镇守，百济很容易死灰复燃。今日既然留兵镇守，又置屯田，要想站稳根基，全靠将士同心协力。愿陛下改弦更张，厚加慰劳，明赏重罚以激励将士之心。要不然，只怕兵士疲惫衰老，大事难成。”
高宗观刘仁轨上书后，非常赞同，立即派右威卫将军刘仁愿率军渡海换防留守百济的旧镇兵，并召刘仁轨一同回唐。刘仁轨对刘仁愿说：“国家在外国驻扎兵马，是想图谋高句丽，这不是件容易的事。如今还没有获得收成，原镇守的将士要是一起回归，恐刚刚降服的百济会生变故。最好暂留旧兵，令其收获，准备资粮，分批遣还；而将领依然留下镇守，这样才最有把握。”刘仁愿连忙道：“我上次返唐，遭到很多诽谤，竟然诬陷我留下很多兵将，阴谋割据百济，差点遭受大难。今日我只能照章办事，怎么胆敢擅自更改。”刘仁轨凛然道：“只要有利于国，就都应该去做，怎能顾及个人安危！”遂上书陈述利害关系，自请留镇百济。高宗答应了，同时任命原百济太子扶余隆为熊津都督，令他返回百济安抚民众。
麟德二年（公元665年）八月，高宗命扶余隆和新罗王金法敏在熊津城冰释前嫌，订立盟誓，并造金书铁契藏于新罗庙中。在这之后，刘仁轨带新罗、百济、倭国使者渡海回唐，追随高宗祭泰山。高句丽也派太子福男参加了这一大典。
（5）遣将击高句丽
乾封元年（公元666年）高句丽内部发生变乱。这年五月，泉苏文死，长子泉男生继任莫离支。因为刚刚执掌国政，要外巡诸城，令弟泉男建、泉盖男产留守京城平壤。这时，有人对泉男建、泉男产说：“男生怀疑你俩，想寻找机会加以铲除，与其等死，不如先下手为强。”两人起初没有相信。又有人对泉男生说：“你两位弟弟担心你回京城后收回权力，阴谋要阻止你回去。”男生听后心生怀疑，秘密派遣心腹往平壤窥探，不料被泉男建、泉男产抓住。这时，两人对前述的话已完全相信，遂假借王命召泉男生速回平壤。泉男生明白其中有诈，不敢回归。泉男建自任莫离支，兴兵讨伐。泉男生边固守国内城自保，边派儿子泉献诚到唐廷求救。
唐廷立刻抓住高句丽内乱的战机，六月，任命右骁卫大将军契苾何力为辽东道安抚大使，领军救援泉男生；任命泉献诚为右武卫将军，担任向导；同时任命右金吾卫将军庞同善、营州都督高侃为行军总管，协同作战，讨伐高句丽。九月，庞同善将高句丽兵打得大败，泉男生率本部与庞同善两军会师。高宗下诏封泉男生为辽东道大都督兼平壤道安抚大使、玄菟郡公。
十二月，唐又加派兵将，以李世勣为统帅，以安陆、郝处俊为副。而且，把黄河以北各州租赋统统运送给军用。李世勣率大军渡过辽水后，首先进攻新城。他认为该城是高句丽西境兵家必争之地，要是不先攻克，就很难攻取别的城池。
乾封二年（公元667年）九月，正当李世勣指挥唐军猛烈攻城时，城中人师傅仇等捆绑了城主献城归降。李世勣令契苾何力留守，然后率军乘胜进攻，连克十六城。这时，泉男建派高句丽兵偷袭新城，想夺回这一战略要地，却被唐将薛仁贵击败。唐将高侃领兵到达金山，不敌高句丽军，领兵北撤，高句丽军乘胜追击，在这关键时刻，薛仁贵率军增援，从中间进攻，大破高句丽军，随后连续夺取南苏、木底、苍岩三城，与泉男生等会师。
郭待封率水军从另外一条道路进军平壤，李世勣令冯师本供应军粮，可是中途船只破损没有按时到达。待封军中粮草缺乏，想写信禀告李世勣，又担心被高句丽军截获从而获知军中实情。没有办法，只得作离合诗派人传递。李世勣见诗大怒道：“军情紧急，还有闲心作诗，我定要将他斩首！”幸赖行军管记通事舍人元万顷说明了他的真意，李世勣才明白过来，派人送去军粮器械，解了待封军的燃眉之急。
郝处俊率领一支兵马先期到达平壤城下，但尚未列好队形，高句丽军突然杀来。唐军震惊，郝处俊却十分冷静，坐
在胡床上一边吃干粮，一边指挥精锐部队出击，取得了胜利。将士们都十分敬佩他过人的胆略。
薛仁贵在金山大败高句丽军，连取三城后要乘胜率军三千人进攻扶余城。众将都认为兵力不足，薛仁贵却说：“兵不在多，更重要的是主将是否善于指挥。”于是身先士卒，挥师前进，连战连捷，于总章元年（公元668年）二月占领了扶余城。扶余川一带四十余城随即归降。
泉男建派五万兵马试图夺回扶余城，半路与李世勣所率唐军主力在薛贺水相遇，两军展开激战，结果高句丽军大败，三万余人被杀。李世勣乘胜又攻克大行城（今辽宁丹东南）。
就在此月，侍御史贾言忠奉命从辽东回京，高宗询问军情，言忠回答：“高句丽这次肯定被扫平。”并陈述理由道：“隋炀帝三次东征失败，主要是因为人心分离怨恨；先帝东征也没有成功，只因高句丽没有衅隙。如今形势不同：高句丽王高藏权势微弱，权臣专政；泉盖苏文死后，泉男建兄弟互相残杀；泉男生归降大唐，成为我军的向导，我们对敌人情况一清二楚；加以高句丽连年饥馑，人心惶惶；而我方陛下圣明，国家富强，将士尽力，又乘高句丽内乱良机，毫无疑问会获取大捷。”
果如贾言忠所料，总章元年（公元668年）九月十二日，李世勣指挥唐军终于占领了平壤城。此战役过程是这样的：李世勣攻克大行城后，汇合了各路唐军进兵到鸭绿江。高句丽派军抵抗，唐军奋击获胜，追击二百余里，又占领了辱夷城。在唐大军的压力下，高句丽诸城主要么逃走，要么投降。契苾何力率军首先推进到平壤，李世勣率军随后到达，将该城重重围困。随后，唐军连续猛攻达月余之久。高句丽王高藏感到无力坚守，遂派泉男产率官员九十八人持白旗到唐营投降，李世勣待之以礼。泉男建却闭门死守，并不断派兵出战；由于屡战屡败，他把军事委托给僧人信诚指挥。信诚暗中派心腹面见李世勣，表示愿做内应，并约定好日期。李世勣如约攻城，信诚开城门后，唐军蜂拥而进，登城呐喊，鼓声震天，并烧毁城墙四角。泉男建眼见无力回天，拔刀自刺，没有死，被唐军抓住。高句丽王高藏和以前逃亡寄居在此的原百济王扶余丰也做了俘虏。至此，高句丽被唐平定。
十月，李世勣奉命留下薛仁贵领军两万镇守平壤，自己率大军凯旋。十二月初七，高宗在含元殿处置战俘：由于高藏虽居王位，可是却有职无权，免除罪责，赐官为司平太常伯员外同正；泉男产、僧人信诚领兵归降，前者赐官司宰少卿，后者为银光禄大夫；泉男生建立大功，升官为右卫大将军；泉男建负隅顽抗，被流放到黔中；扶余丰则流放到岭南。同时下诏把原高句丽五部、一百七十六城、六十九万余户分划成九个都督府、四十二州、一百个县，选择在战役中建有功勋的原高句丽酋长任都督、刺史、县令。同时派遣唐人参与治理；在平壤建立安东都护府作为管理高句丽全境唐的地方最高政府；提升薛仁贵为右威卫大将军同时任安东都护。
可是许多的高句丽人并不是真心降服。总章二年（公元669年），由于平壤的百姓频繁作乱，这年四月，高宗下令将三万八千二百户迁居到唐的江淮以南及山南、京西空旷之地，而只把疲弱的留下。咸亨元年（公元670年）四月，酋长牟岑起兵反唐，将高藏的外孙高安舜立为王，高宗以左监门大将军高侃为东州道行军总管率兵镇压，高安舜杀死牟岑，逃往新罗。可是反唐活动一直没有停止。
咸亨三年（公元672年）辽东地区出现新的情况。新罗在这时反而开始支持以前的高句丽人反唐。当高侃于该年十二月和叛军在白水山交战时，新罗派兵增援叛军；次年闰五月，唐燕山道总管李谨行在瓠芦河西大败叛军，残部也全逃奔新罗。
新罗王金法敏不仅纵容叛唐势力，而且占领原百济地区，派兵戍守。高宗非常恼怒，于上元元年（公元674年）正月，任命宰相刘仁轨为鸡林道大总管，以李弼、李谨行为副，率军进讨新罗。同时，罢免金法敏的官爵，将居住在唐京城的金法敏的弟弟金仁问立为新罗王，护送回国。第二年二月，刘仁轨在七重城大败新罗军；又令靺鞨渡海攻新罗南境，也杀死了很多人。刘仁轨遵奉诏命班师还朝后，高宗令李谨行为安东镇抚大使，屯驻新罗的肖买城接着扩大战果，不断获胜。金法敏于是派遣使者入唐朝贡，请求恕罪，高宗答应，恢复了金法敏的爵位，并将途中的金仁问召回。
仪凤元年（公元676年），唐在辽东开始采取收缩的战略。这年二月初六，安东都护府被从平壤迁到辽东故城；在这之前，不是汉人任安东都护府官职的，全部罢免。与此同时，将设在熊津城的熊津都督府迁至建安故城。
为了制约逐渐强盛的新罗，仪凤二年（公元677年）二月二十五日，高宗将高藏封为朝鲜王、辽东都督，派回辽东，以安抚以前的余众；从前被迫迁移到唐各州的人也随同返回。同时，封扶余隆为带方王、熊津都督，派回百济安抚百济余众。这时百济荒凉破败，高宗同意他暂时寓居境内。刘仁轨于麟德二年（公元665年）返唐后不久，扶余隆因为害怕新罗的侵逼，不敢留居熊津城而又返回唐朝。高宗还把安东都护府再移至新城，总辖辽东地区。
高藏回辽东后，密谋叛乱，并暗中勾结靺鞨以求支援。没想到走漏风声，被高宗察觉召还，流放到邛州而死，后来其遗骨葬在长安灞水突厥颉利可汗墓左侧。高宗让高藏部众散居在河南、陇右各州，其中贫困的留在安东都护府旁。从此以后，以前的高句丽旧城慢慢被新罗夺取，余众则散入靺鞨及突厥。扶余隆眼见新罗势力强大，也不敢回百济故地。唐试图重新扶植势力来抗衡新罗的战略没有成功。
新罗夺取高句丽、百济地区，疆域增大。一直到唐朝末年，都保持和唐的友好朝贡关系。
上元三年（公元676年）正月，新罗遣使谢罪，征伐辽东告一段落。
（1）高宗击高句丽
唐高宗李治登基之后，并没有放弃东征的打算，仅仅是暂时没有贸然进兵，静觅时机。这时，新罗愈发亲近唐朝，高句丽、百济也维持着对唐的朝贡关系。
可是永徽六年（公元655年）正月，事情发生了新的变化，高句丽与百济联手进攻新罗北境，攻取三十三城。新罗王紧急遣使者到唐求援，使唐开始再次东征。
这时新罗王名金春秋，是新罗女王金善德的弟弟。金善德在贞观二十二年（公元648年）死后，其妹金真德继承王位，太宗派使者册命，并封为乐浪郡王。之后，金真德派金春秋到唐朝朝拜，并且请求更改新罗章服（即表示官位高低的官服），采用大唐制度，太宗立即赐给御库章服。金春秋还到国学观看释奠（祭孔子的礼仪）、讲论，太宗又赐自己亲自参与撰写的《晋书》。永徽五年（公元654年）金真德死去，高宗下诏将金春秋立为新罗王。所以，当傲慢无礼的高句丽联合百济进攻新罗时，唐高宗当然不能置身事外，而且东征也是他要实现的亡父宿愿。
永徽六年（公元655年）二月二十五日，高宗派遣营州都督程名振与左卫中郎将苏定方率军进攻高句丽。五月十三日程名振等渡过辽水向东推进；新城（今辽宁抚顺北）的高句丽军见唐军兵少，出城渡贵端水迎击，双方展开会战。程名振以寡敌众，毫不畏惧，大败敌军，杀死俘虏千余人，进而焚新城的外郭城及村庄得胜而回。显庆三年（公元658年）六月，高宗又派程名振和右领军中郎将薛仁贵领军攻打高句丽赤峰镇，杀死四百余人，俘虏百余人。高句丽派大将豆方娄率三万军马反击，程名振用契丹兵迎击，又大破高句丽军，杀死两千五百人。第二年，薛仁贵等与高句丽将领温沙门在横山激战，也取得胜利。
但是，唐这些小胜都无法根本解决问题。为消灭劲敌高句丽，从显庆五年（公元660年）起，唐采用新的战略，即重点进攻百济。因为唐军不善于海战，只有联合亲唐的新罗，制服百济，作为陆地根基，以实现对高句丽从东西两面进行夹击，才能灭亡高句丽。
就在显庆五年（公元660年），百济依靠高句丽的支援，连续进攻新罗。新罗王金春秋上表求救，高宗遂于三月初十以左武卫大将军苏定方为神丘道行军大总管，带领左骁卫将军刘伯英率领水陆十万大军讨伐百济；以新罗王金春秋为嵎夷道行军总管，率新罗将士与唐军共同出击。八月，苏定方领军自成山渡海，百济获知消息后据守熊津江口。苏定方统帅先锋首先登陆，依山列阵，与百济军激战；唐大军扬帆渡海随后赶到。百济大败，死亡数千人，剩下的溃逃。苏定方乘机沿津江水陆并进，直指百济首都俱拔城（一称“真都城”）。离城约二十里，百济调集全国兵马来战。经过一场血战，唐军大胜，杀虏万余人。百济王扶余义慈和太子抚余隆赶紧远逃到北部边境，苏定方指挥唐军将俱拔城重重包围。
这时，留在城中的扶余义慈次子扶余泰自立为王。太子隆的儿子扶余文思对亲信们说道：“王与太子都健在，叔叔却专兵自立为王，他要是能击退唐军，我父子一定丧命。”遂率左右垂城降唐，百姓也纷纷随从，扶余泰不能阻止。苏定方趁此良机，命战士登城树立唐的大旗，扶余泰感到穷途末路，只好出城投降。没过多久，扶余义慈、扶余隆及诸城主全部投降。百济原来有五部，分统三十七郡、二百城、七十六万户。唐高宗下诏在此地设熊津、东明、马韩、金连、德安五都督府，各统州、县，让原来的酋长担任都督、刺史、县令。十一月，苏定方俘虏扶余义慈、扶余隆、扶余泰以及百济将领五十八人献于洛阳。高宗亲自驾临则天门楼举行受降仪式，过后，将这些战俘统统赦免。几天以后扶余义慈病死，高宗赠官埋葬。
灭百济后，高宗于十二月十六日，任命左骁卫大将军契苾何力为坝江道行军大总管，左骁卫将军苏定方为辽东道行军大总管，左骁卫将军刘伯英为平壤道行军大总管，蒲州刺史程名振为镂方道总管，领军分路讨伐高句丽。龙朔元年（公元661年）正月十九日，高宗下令在黄河南北、淮南六十七州征召四万四千余人补充平壤、镂方两路大军。二十二日，又任命鸿胪卿萧嗣业为扶余道行军总管，率领外族诸部族兵前往平壤。这样，唐出动五路大军对高句丽展开全面进攻。
（2）刘仁轨击百济
可恰在此时，百济的形势出现了反复。先前，苏定方灭百济后便率大军以及俘获的百济王扶余义慈等班师回朝，只留下郎将刘仁愿镇守熊津城。没过多久，高宗虽又增派左卫中郎将王文度任熊津都督去安抚百济，可是王文度渡海时病死。百济僧人道琛、旧将福信趁唐驻军力量薄弱的机会，将扶余义慈的儿子扶余丰从倭国接回立为百济王，并率军包围了刘仁愿驻守的府城。为扭转百济出现的对唐不利的局面，高宗起用刘仁轨为带六州刺史，统领原王文度所率的将士，并集合新罗兵马，联手增援刘仁愿。
刘仁轨是汴州人，自幼勤勉好学，所以博览群书，精晓文史。唐初任陈仓县尉（九品），当地有一折冲都尉（四品）鲁宁，仗恃官位较高，为非作歹，无人敢惹。刘仁轨予以警告，但他非但不改，反而变本加厉。刘仁轨于是将其逮捕，用杖打死。州府奏闻，太宗十分恼怒道：“是什么样的县尉，竟敢杀朕折冲！”将其召入朝中。言谈中太宗察觉刘仁轨刚正不阿，擢升为栎阳丞，后不断升迁。高宗显庆四年（公元659年）担任青州刺史，第二年东征派仁轨监统水军运粮，因船翻海中被免职。
刘仁轨被委以重任后，明白自己大展拳脚的机会已到，高兴地说：“上天要使我富贵了！”并带着唐朝的历法而行。人们不清楚他的用意，他解释道：“我颁大唐历法于海外。”
刘仁轨军令严明，部伍整肃，转战而前，无人能挡。道琛在熊津江口立两栅以抵抗唐军，刘仁轨领兵与新罗兵合力进击，百济军无法抵御，想退入栅中，但阻水桥窄，无法迅速撤退，被杀和落水淹死的达万余人。道琛遭此重创，不得不解除对刘仁愿的包围，退保百济西部的任存城。但这时新罗军粮草已尽，引军撤退。道琛、福信抓住时机，招集部众，势力重新增强。刘仁轨兵少，与刘仁愿两军汇合，在熊津城休息士卒。
高宗下诏命令新罗迅速出兵，协助唐军消灭百济残部。新罗王金春秋遵照旨意，派将金钦率兵援助刘仁轨等，但行军到达古泗，被福信伏击，伤亡惨重，从葛岭道逃回本国，再也不敢出兵。福信得胜后杀掉道琛，独揽全部兵权。刘仁轨、刘仁愿缺乏新罗军配合行动，暂时固守熊津城，休养生息，以待战机。
（3）增兵击高句丽
龙朔元年（公元661年）四月，高宗看到几个月前五路大军出击高句丽并没取得战果，就又任命任雅相为江道行军总管，契苾何力为辽东道行军总管，苏定方为平壤道行军总管，与萧嗣业等兵共三十万，水陆分道并进，讨伐高句丽。高宗本想亲率大军，因武后反对而放弃。
七月，苏定方统领一路军渡海直指高句丽，在江战胜高句丽军后，气势高昂，进而包围了高句丽都城平壤。为阻止唐大军从东路进攻，泉盖苏文提前派他的儿子泉男生率精兵数万驻守鸭绿江。九月，唐大军受阻于鸭绿江，找不出办法渡江前进。没过多长时间，大将契苾何力赶到前线，正好此时刮起寒风，江水全部结冰。契苾何力趁此良机，领兵自冰面渡江，擂鼓进击；高句丽军没有了天险，无法抵挡如潮水般的唐军，四散溃逃，唐军乘胜追击数十里，杀了三万人，余众全部投降，仅泉男生一个人逃脱。这时契苾何力接到班师的诏令，遂奉命率军回朝。
龙朔二年（公元662年）二月，江道大总管任雅相在军中病死。此后不久，沃沮道总管庞孝泰统领岭南兵进屯蛇水，被高句丽军全歼，庞孝泰和他的十三个儿子也全战死。而苏定方围平壤坚城，迟迟不能取胜，又逢天降暴雪，也撤军返回。唐这次大举进攻高句丽又没有获得出色的成果。
因为唐决定全军回撤，高宗给坚守在百济熊津城的刘仁愿、刘仁轨去敕书道：“攻打平壤的军队已经撤退，一城很难守住，应率军到新罗。新罗要是留你们镇守，则暂居其地；要是不留，速渡海回唐。”将士们听说后都想撤退，仁轨却予以反对。他说：“身为臣子，要为大唐的利益视死如归。陛下欲灭高句丽，所以先要平定百济，留兵镇守。百济残部虽很狂妄，只要我等养精蓄锐，攻其不备，定能取胜。胜利之后，军心大振。然后分兵多路据守险要，拓宽地域，飞表奏闻，请求增兵。朝廷知能成功，必然命将出师；一旦与我军合力，必歼百济残敌。这样，不仅不会前功尽弃，而且永清海外。如今平壤唐军已经返回，熊津我军要是再撤退，则百济余烬用不了多久又会再次兴盛，高句丽凶敌，什么时候才能灭掉！何况我们是一地处敌人包围中的孤城，如若动足，即被擒虏；即使侥幸进入新罗，也是居，如有意外，后悔也晚了。福信凶残暴虐，君臣猜忌，不久将发生内讧；此时正应该静观其变，乘机进取，决不可轻率撤离！”一席话让大家佩服得五体投地。
百济王扶余丰与福信以为刘仁愿等困守孤城，无人增援，难以固守，居然派使者以讥讽的口气说：“贵军什么时候向西返回，我们要列队欢送。”刘仁愿、刘仁轨知敌人轻敌，放松了警惕，突然出击，攻占百济支尹城、大山、沙井等栅，杀死俘虏敌人很多，分兵镇守。福信大惊失色，赶紧增兵加强对战略要地真岘城的守卫。
真岘城临江高险，一夫当关，万夫莫开。但刘仁轨抓住敌人懈怠之机，引新罗兵夜间悄悄兵临城下，四面攀草而上，百济守军没有防备，至黎明已占据该城。这样，与新罗相连的运粮道路保持了畅通。时在龙朔二年（公元662年）七月。
随后，刘仁愿奏请增兵，高宗任命右威卫将军孙仁师为熊津道行军总管，统率由青、淄、海、莱四州调集的七千士卒渡海奔赴熊津。刘仁轨就这样以坚韧不拔的毅力和善于寻找战机的智慧最终在百济站住了脚，使局面焕然一新，为唐再次征服百济奠定了基础。
没过多久，不出刘仁轨所料，百济出现了内乱。由于百济王扶余丰和专权的福信互相争斗，矛盾日深，福信想先下手为强，于是假装病卧在家，想等扶余丰探问时刺杀。扶余丰察知阴谋，于是带着亲信袭杀福信，并派使者到高句丽、倭国班请援兵抵抗唐军。
（4）击平百济
龙朔三年（公元663年）九月，奉命增援的孙仁师率军渡过大海到达百济与刘仁愿、刘仁轨会师，唐军气势高涨。百济王扶余丰从南面率领倭国抗拒唐军。起先，唐军诸位将领大多认为加林城地处兵家必争之地，应先攻克。刘仁轨却说：“加林城险固，贸然快速进攻必然伤亡惨重，缓攻则难以立刻攻取。而周留城是敌寇巢穴，除恶必须除掉根本，宜先攻之。如果攻占该城，诸城不攻自破。”这时，大家都称赞这一计策十分高明。于是制定了作战部署：孙仁师、刘仁愿与新罗王金法敏率步骑从陆路推进（金法敏是在龙朔元年（公元661年）九月其父金春秋死后嗣位的）；刘仁轨则与部将杜爽、扶余隆统领水军及粮船沿熊津江入白江；两路军在白江会师后再合力进攻周留城。但刘仁轨军行至白江口，遇到扶余丰率领的百济兵和倭国兵联合阻击，双方展开激战。刘仁轨连胜四阵，焚毁敌舰四百艘，火焰烟雾迷漫天空，海水全被染成红色。百济王扶余丰一人逃奔高句丽，王子扶余忠胜、扶余忠志等率众及倭国残军向唐军投降，这一战是百济战局的转折点。在这之后，除百济将领迟受信所守的任存城外，别的城池又一次全部降唐。
这时，刘仁轨大胆使用百济降将黑齿常之、沙叱相如率军进攻任存城。黑齿常之是百济西部人，身高七尺，有勇有谋。起初在百济任郡将。显庆五年（公元660年）苏定方灭百济国时，黑齿常之领兵归降。但苏定方囚禁百济王扶余义慈及太子扶余隆，放任兵将抢劫掠夺，杀死许多青年壮男。黑齿常之不满，于是与左右十余亲信逃回本部，重新聚集散兵游勇，以任存山为根基，结栅固守。百济民众都来归附，旬日间聚众三万余人，苏定方派兵进攻，黑齿常之率敢死队战败唐军，并乘胜收复本国二百余城。苏定方无计可施，不久奉命撤军返唐。后来福信率众起事，黑齿常之和沙叱相如各自占领险要之地响应。百济这次又被唐所败，两人也领兵投降。
刘仁轨的建议一提出，孙仁师立刻提出异议说：“这些人都是人面兽心，怎么能够信任！”刘仁轨解释道：“我看这二人都是智勇双全、有信有义的壮士。因以前投错了人，所以背叛；今遇明主，正是回报皇恩，建功立业之时，用不着疑虑。”于是供给粮草、器械，并调遣部分唐军支援，最后攻陷了任存城。百济将领迟受信抛妻弃子，狼狈逃往高句丽。百济至此再次被唐全部平定。
高宗见已经完成用兵百济的任务，于是下诏命刘仁轨率军留守百济，召孙仁师、刘仁愿回朝。百济经历战乱，尸横遍野，满目荒凉。刘仁轨令人掩埋骸骨，整顿村邑，登记户籍；任命官员、疏通道路、架设桥梁、修复水库、筑堤补堰、劝课农桑、存养孤老、赈济贫乏、立唐社稷、颁唐历法，使百济百姓丰衣足食；然后屯田储粮，训练士卒，准备随后进击高句丽。
麟德元年（公元664年）十月，熊津都督刘仁轨上奏，反映留守百济的唐军士兵大多疲弱，衣衫不整，思乡盼归。其因在自显庆五年（公元660年）以后，国家降低对士卒待遇。此前士卒牺牲，朝廷要派专使吊祭，追赠官爵，或授死者的官爵与子弟。并且只要是渡海征辽东的，一律赐勋一级。可是显庆五年（公元660年）以来，多次出征，渡海作战的兵将，官不记勋，战死的也没有人理会，所以没有人愿意从军。这样，州县每次征发百姓为兵，强壮而富有的，用财物贿赂官吏就可以免除，贫困的即使老弱也被征发。而且这次东征百济，离家时只叫准备一年资装，如今已经两年，还没有归期。刘仁轨最后恳切指出：“陛下留兵海外，镇守百济，是为了灭亡高句丽。百济和高句丽以往关系密切，倭国人距离虽远，也是支持百济的潜在力量。大唐要是没有大军镇守，百济很容易死灰复燃。今日既然留兵镇守，又置屯田，要想站稳根基，全靠将士同心协力。愿陛下改弦更张，厚加慰劳，明赏重罚以激励将士之心。要不然，只怕兵士疲惫衰老，大事难成。”
高宗观刘仁轨上书后，非常赞同，立即派右威卫将军刘仁愿率军渡海换防留守百济的旧镇兵，并召刘仁轨一同回唐。刘仁轨对刘仁愿说：“国家在外国驻扎兵马，是想图谋高句丽，这不是件容易的事。如今还没有获得收成，原镇守的将士要是一起回归，恐刚刚降服的百济会生变故。最好暂留旧兵，令其收获，准备资粮，分批遣还；而将领依然留下镇守，这样才最有把握。”刘仁愿连忙道：“我上次返唐，遭到很多诽谤，竟然诬陷我留下很多兵将，阴谋割据百济，差点遭受大难。今日我只能照章办事，怎么胆敢擅自更改。”刘仁轨凛然道：“只要有利于国，就都应该去做，怎能顾及个人安危！”遂上书陈述利害关系，自请留镇百济。高宗答应了，同时任命原百济太子扶余隆为熊津都督，令他返回百济安抚民众。
麟德二年（公元665年）八月，高宗命扶余隆和新罗王金法敏在熊津城冰释前嫌，订立盟誓，并造金书铁契藏于新罗庙中。在这之后，刘仁轨带新罗、百济、倭国使者渡海回唐，追随高宗祭泰山。高句丽也派太子福男参加了这一大典。
（5）遣将击高句丽
乾封元年（公元666年）高句丽内部发生变乱。这年五月，泉苏文死，长子泉男生继任莫离支。因为刚刚执掌国政，要外巡诸城，令弟泉男建、泉盖男产留守京城平壤。这时，有人对泉男建、泉男产说：“男生怀疑你俩，想寻找机会加以铲除，与其等死，不如先下手为强。”两人起初没有相信。又有人对泉男生说：“你两位弟弟担心你回京城后收回权力，阴谋要阻止你回去。”男生听后心生怀疑，秘密派遣心腹往平壤窥探，不料被泉男建、泉男产抓住。这时，两人对前述的话已完全相信，遂假借王命召泉男生速回平壤。泉男生明白其中有诈，不敢回归。泉男建自任莫离支，兴兵讨伐。泉男生边固守国内城自保，边派儿子泉献诚到唐廷求救。
唐廷立刻抓住高句丽内乱的战机，六月，任命右骁卫大将军契苾何力为辽东道安抚大使，领军救援泉男生；任命泉献诚为右武卫将军，担任向导；同时任命右金吾卫将军庞同善、营州都督高侃为行军总管，协同作战，讨伐高句丽。九月，庞同善将高句丽兵打得大败，泉男生率本部与庞同善两军会师。高宗下诏封泉男生为辽东道大都督兼平壤道安抚大使、玄菟郡公。
十二月，唐又加派兵将，以李世勣为统帅，以安陆、郝处俊为副。而且，把黄河以北各州租赋统统运送给军用。李世勣率大军渡过辽水后，首先进攻新城。他认为该城是高句丽西境兵家必争之地，要是不先攻克，就很难攻取别的城池。
乾封二年（公元667年）九月，正当李世勣指挥唐军猛烈攻城时，城中人师傅仇等捆绑了城主献城归降。李世勣令契苾何力留守，然后率军乘胜进攻，连克十六城。这时，泉男建派高句丽兵偷袭新城，想夺回这一战略要地，却被唐将薛仁贵击败。唐将高侃领兵到达金山，不敌高句丽军，领兵北撤，高句丽军乘胜追击，在这关键时刻，薛仁贵率军增援，从中间进攻，大破高句丽军，随后连续夺取南苏、木底、苍岩三城，与泉男生等会师。
郭待封率水军从另外一条道路进军平壤，李世勣令冯师本供应军粮，可是中途船只破损没有按时到达。待封军中粮草缺乏，想写信禀告李世勣，又担心被高句丽军截获从而获知军中实情。没有办法，只得作离合诗派人传递。李世勣见诗大怒道：“军情紧急，还有闲心作诗，我定要将他斩首！”幸赖行军管记通事舍人元万顷说明了他的真意，李世勣才明白过来，派人送去军粮器械，解了待封军的燃眉之急。
郝处俊率领一支兵马先期到达平壤城下，但尚未列好队形，高句丽军突然杀来。唐军震惊，郝处俊却十分冷静，坐
在胡床上一边吃干粮，一边指挥精锐部队出击，取得了胜利。将士们都十分敬佩他过人的胆略。
薛仁贵在金山大败高句丽军，连取三城后要乘胜率军三千人进攻扶余城。众将都认为兵力不足，薛仁贵却说：“兵不在多，更重要的是主将是否善于指挥。”于是身先士卒，挥师前进，连战连捷，于总章元年（公元668年）二月占领了扶余城。扶余川一带四十余城随即归降。
泉男建派五万兵马试图夺回扶余城，半路与李世勣所率唐军主力在薛贺水相遇，两军展开激战，结果高句丽军大败，三万余人被杀。李世勣乘胜又攻克大行城（今辽宁丹东南）。
就在此月，侍御史贾言忠奉命从辽东回京，高宗询问军情，言忠回答：“高句丽这次肯定被扫平。”并陈述理由道：“隋炀帝三次东征失败，主要是因为人心分离怨恨；先帝东征也没有成功，只因高句丽没有衅隙。如今形势不同：高句丽王高藏权势微弱，权臣专政；泉盖苏文死后，泉男建兄弟互相残杀；泉男生归降大唐，成为我军的向导，我们对敌人情况一清二楚；加以高句丽连年饥馑，人心惶惶；而我方陛下圣明，国家富强，将士尽力，又乘高句丽内乱良机，毫无疑问会获取大捷。”
果如贾言忠所料，总章元年（公元668年）九月十二日，李世勣指挥唐军终于占领了平壤城。此战役过程是这样的：李世勣攻克大行城后，汇合了各路唐军进兵到鸭绿江。高句丽派军抵抗，唐军奋击获胜，追击二百余里，又占领了辱夷城。在唐大军的压力下，高句丽诸城主要么逃走，要么投降。契苾何力率军首先推进到平壤，李世勣率军随后到达，将该城重重围困。随后，唐军连续猛攻达月余之久。高句丽王高藏感到无力坚守，遂派泉男产率官员九十八人持白旗到唐营投降，李世勣待之以礼。泉男建却闭门死守，并不断派兵出战；由于屡战屡败，他把军事委托给僧人信诚指挥。信诚暗中派心腹面见李世勣，表示愿做内应，并约定好日期。李世勣如约攻城，信诚开城门后，唐军蜂拥而进，登城呐喊，鼓声震天，并烧毁城墙四角。泉男建眼见无力回天，拔刀自刺，没有死，被唐军抓住。高句丽王高藏和以前逃亡寄居在此的原百济王扶余丰也做了俘虏。至此，高句丽被唐平定。
十月，李世勣奉命留下薛仁贵领军两万镇守平壤，自己率大军凯旋。十二月初七，高宗在含元殿处置战俘：由于高藏虽居王位，可是却有职无权，免除罪责，赐官为司平太常伯员外同正；泉男产、僧人信诚领兵归降，前者赐官司宰少卿，后者为银光禄大夫；泉男生建立大功，升官为右卫大将军；泉男建负隅顽抗，被流放到黔中；扶余丰则流放到岭南。同时下诏把原高句丽五部、一百七十六城、六十九万余户分划成九个都督府、四十二州、一百个县，选择在战役中建有功勋的原高句丽酋长任都督、刺史、县令。同时派遣唐人参与治理；在平壤建立安东都护府作为管理高句丽全境唐的地方最高政府；提升薛仁贵为右威卫大将军同时任安东都护。
可是许多的高句丽人并不是真心降服。总章二年（公元669年），由于平壤的百姓频繁作乱，这年四月，高宗下令将三万八千二百户迁居到唐的江淮以南及山南、京西空旷之地，而只把疲弱的留下。咸亨元年（公元670年）四月，酋长牟岑起兵反唐，将高藏的外孙高安舜立为王，高宗以左监门大将军高侃为东州道行军总管率兵镇压，高安舜杀死牟岑，逃往新罗。可是反唐活动一直没有停止。
咸亨三年（公元672年）辽东地区出现新的情况。新罗在这时反而开始支持以前的高句丽人反唐。当高侃于该年十二月和叛军在白水山交战时，新罗派兵增援叛军；次年闰五月，唐燕山道总管李谨行在瓠芦河西大败叛军，残部也全逃奔新罗。
新罗王金法敏不仅纵容叛唐势力，而且占领原百济地区，派兵戍守。高宗非常恼怒，于上元元年（公元674年）正月，任命宰相刘仁轨为鸡林道大总管，以李弼、李谨行为副，率军进讨新罗。同时，罢免金法敏的官爵，将居住在唐京城的金法敏的弟弟金仁问立为新罗王，护送回国。第二年二月，刘仁轨在七重城大败新罗军；又令靺鞨渡海攻新罗南境，也杀死了很多人。刘仁轨遵奉诏命班师还朝后，高宗令李谨行为安东镇抚大使，屯驻新罗的肖买城接着扩大战果，不断获胜。金法敏于是派遣使者入唐朝贡，请求恕罪，高宗答应，恢复了金法敏的爵位，并将途中的金仁问召回。
仪凤元年（公元676年），唐在辽东开始采取收缩的战略。这年二月初六，安东都护府被从平壤迁到辽东故城；在这之前，不是汉人任安东都护府官职的，全部罢免。与此同时，将设在熊津城的熊津都督府迁至建安故城。
为了制约逐渐强盛的新罗，仪凤二年（公元677年）二月二十五日，高宗将高藏封为朝鲜王、辽东都督，派回辽东，以安抚以前的余众；从前被迫迁移到唐各州的人也随同返回。同时，封扶余隆为带方王、熊津都督，派回百济安抚百济余众。这时百济荒凉破败，高宗同意他暂时寓居境内。刘仁轨于麟德二年（公元665年）返唐后不久，扶余隆因为害怕新罗的侵逼，不敢留居熊津城而又返回唐朝。高宗还把安东都护府再移至新城，总辖辽东地区。
高藏回辽东后，密谋叛乱，并暗中勾结靺鞨以求支援。没想到走漏风声，被高宗察觉召还，流放到邛州而死，后来其遗骨葬在长安灞水突厥颉利可汗墓左侧。高宗让高藏部众散居在河南、陇右各州，其中贫困的留在安东都护府旁。从此以后，以前的高句丽旧城慢慢被新罗夺取，余众则散入靺鞨及突厥。扶余隆眼见新罗势力强大，也不敢回百济故地。唐试图重新扶植势力来抗衡新罗的战略没有成功。
新罗夺取高句丽、百济地区，疆域增大。一直到唐朝末年，都保持和唐的友好朝贡关系。