從熊津駛入白江，與陸軍會合，一同趕赴周留城。在白江口遭遇倭國軍隊，四戰四捷，燒毀倭國船隻四百艘，煙火衝天，海水都被染成紅色。百濟王豐脫身逃往高麗，王子忠勝、忠誌等率領部眾投降，百濟全部平定，隻有別帥遲受信據守任存城，未能攻克。
起初，百濟西部人黑齒常之，身高七尺多，驍勇有謀略，在百濟擔任達率兼郡將，相當於唐朝的刺史。蘇定方攻克百濟時，黑齒常之率領部下隨眾人投降。蘇定方囚禁百濟王及太子，放縱士兵劫掠，青壯年多被殺死。黑齒常之恐懼，與親信十餘人逃回本部，收集逃亡離散的部眾，據守任存山，構築營柵自衛，一個月內歸附者達三萬餘人。蘇定方派兵攻打，黑齒常之奮力抵抗，唐軍失利；黑齒常之又攻取二百餘座城池，蘇定方無法攻克，隻得撤軍。黑齒常之與別部將沙吒相如各自據守險要之地響應福信，百濟戰敗後，兩人都率領部眾投降。劉仁軌派黑齒常之、沙吒相如親自率領部下攻取任存城，並供給糧草武器支援。孫仁師說：“這些人野獸心腸，怎能相信！”劉仁軌說：“我觀察兩人都忠勇有謀，重信重義；隻是從前所托非人，如今正是他們感激效力之時，不必懷疑。”於是供給他們糧草武器，分兵跟隨，攻克任存城，遲受信拋棄妻子兒女，逃往高麗。
下詔命劉仁軌領兵鎮守百濟，召孫仁師、劉仁願返回。百濟曆經兵火，房屋凋殘，屍骸遍野。劉仁軌首先下令掩埋骸骨，登記戶口，整理村落，任命官長，疏通道路，修建橋梁，修補堤堰，恢複陂塘，督促農耕桑蠶，賑濟貧苦百姓，贍養孤寡老人，建立唐朝宗廟，頒布唐朝曆法及皇帝名諱；百濟百姓十分喜悅，全境各安其業。然後推行屯田，儲備糧草，訓練士兵，以圖謀高麗。
劉仁願回到京師，皇帝問他：“你在海東，前後奏事都合乎時宜，又有文采條理。你本是武將，怎能做到這樣？”劉仁願說：“這都是劉仁軌所做，不是我能比得上的。”皇帝大悅，將劉仁軌官升六級，正式任命為帶方州刺史，在長安為他建造宅邸，厚賞他的妻子兒女，派使者攜帶璽書慰勞勉勵他。上官儀說：“劉仁軌遭貶謫卻能儘忠，劉仁願手握兵權卻能推賢讓能，都可稱得上君子。”
冬季十月辛巳朔日，下詔太子每五日在光順門內聽取各部門奏事，小事都委托太子決斷。
十二月庚子日，下詔改來年年號。壬寅日，任命安西都護高賢為行軍總管，領兵進攻弓月部以救援於闐。
這一年，大食進攻波斯、拂菻，擊敗兩國；向南入侵婆羅門，吞並各西域部落，擁有兵力四十餘萬。
麟德元年，公元664年，春季正月甲子日，改雲中都護府為單於大都護府，任命殷王李旭輪為單於大都護。
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起初，李靖擊敗突厥後，將三百帳突厥人遷到雲中城，以阿史德氏為酋長。至此，部落逐漸壯大，阿史德氏入朝，請求按照突厥習俗立親王為可汗統領他們。皇帝召見他，說：“如今的可汗，就是古代的單於。”因此改名為單於都護府，讓殷王遙領都護之職。
二月戊子日，皇帝前往萬年宮。
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