攻打，各自派使者上表争论是非，轮番前来请求援军；皇帝都不允许。
吐谷浑大臣素和贵有罪，逃奔吐蕃，详细告知吐谷浑的虚实，吐蕃发兵进攻吐谷浑，大破敌军，吐谷浑可汗曷钵与弘化公主率领数千帐弃国逃往凉州，请求迁徙到内地。皇帝任命凉州都督郑仁泰为青海道行军大总管，率领右武卫将军独狐卿云、辛文陵等分别屯驻凉、鄯二州，防备吐蕃。六月戊申日，又任命左武卫大将军苏定方为安集大使，调度各路军队，支援吐谷浑。
吐蕃禄东赞屯兵青海，派使者论仲琮入朝觐见，上表陈述吐谷浑的罪行，并且请求和亲。皇帝不允许，派左卫郎将刘文祥出使吐蕃，颁发玺书斥责禄东赞。
秋季八月戊申日，皇帝因海东地区连年用兵，百姓苦于征调，士兵战死、溺死者众多，下诏停止三十六州的造船工程，派司元太常伯窦德玄等分别前往十道，慰问百姓疾苦，考核升降官吏。窦德玄是窦毅的曾孙。
九月戊午日，熊津道行军总管、右威卫将军孙仁师等在白江击败百济残余势力及倭国军队，攻克周留城。
起初，刘仁愿、刘仁轨攻克真岘城后，朝廷下诏孙仁师领兵渡海增援。百济王丰向南勾结倭国军队抵御唐军。孙仁师与刘仁愿、刘仁轨合兵后，声势大振。诸将认为加林城是水陆要冲，想先攻打它，刘仁轨说：“加林城险要坚固，急攻会伤亡士兵，缓攻则拖延时日。周留城是敌军巢穴，群凶聚集之地，除恶务必除根，应当先攻打周留城，若攻克周留，其他城池自然会投降。”于是孙仁师、刘仁愿与新罗王金法敏率领陆军进军，刘仁轨与别将杜爽、抚馀隆率领水军及粮船从熊津驶入白江，与陆军会合，一同赶赴周留城。在白江口遭遇倭国军队，四战四捷，烧毁倭国船只四百艘，烟火冲天，海水都被染成红色。百济王丰脱身逃往高丽，王子忠胜、忠志等率领部众投降，百济全部平定，只有别帅迟受信据守任存城，未能攻克。
起初，百济西部人黑齿常之，身高七尺多，骁勇有谋略，在百济担任达率兼郡将，相当于唐朝的刺史。苏定方攻克百济时，黑齿常之率领部下随众人投降。苏定方囚禁百济王及太子，放纵士兵劫掠，青壮年多被杀死。黑齿常之恐惧，与亲信十余人逃回本部，收集逃亡离散的部众，据守任存山，构筑营栅自卫，一个月内归附者达三万余人。苏定方派兵攻打，黑齿常之奋力抵抗，唐军失利；黑齿常之又攻取二百余座城池，苏定方无法攻克，只得撤军。黑齿常之与别部将沙吒相如各自据守险要之地响应福信，百济战败后，两人都率领部众投降。刘仁轨派黑齿常之、沙吒相如亲自率领部下攻取任存城，并供给粮草武器支援。孙仁师说：“这些人野兽心肠，怎能相信！”刘仁轨说：“我观察两人都忠勇有谋，重信重义；只是从前所托非人，如今正是他们感激效力之时，不必怀疑。”于是供给他们粮草武器，分兵跟随，攻克任存城，迟受信抛弃妻子儿女，逃往高丽。
下诏命刘仁轨领兵镇守百济，召孙仁师、刘仁愿返回。百济历经兵火，房屋凋残，尸骸遍野。刘仁轨首先下令掩埋骸骨，登记户口，整理村落，任命官长，疏通道路，修建桥梁，修补堤堰，恢复陂塘，督促农耕桑蚕，赈济贫苦百姓，赡养孤寡老人，建立唐朝宗庙，颁布唐朝历法及皇帝名讳；百济百姓十分喜悦，全境各安其业。然后推行屯田，储备粮草，训练士兵，以图谋高丽。
刘仁愿回到京师，皇帝问他：“你在海东，前后奏事都合乎时宜，又有文采条理。你本是武将，怎能做到这样？”刘仁愿说：“这都是刘仁轨所做，不是我能比得上的。”皇帝大悦，将刘仁轨官升六级，正式任命为带方州刺史，在长安为他建造宅邸，厚赏他的妻子儿女，派使者携带玺书慰劳勉励他。上官仪说：“刘仁轨遭贬谪却能尽忠，刘仁愿手握兵权却能推贤让能，都可称得上君子。”
冬季十月辛巳朔日，下诏太子每五日在光顺门内听取各部门奏事，小事都委托太子决断。
十二月庚子日，下诏改来年年号。壬寅日，任命安西都护高贤为行军总管，领兵进攻弓月部以救援于阗。
这一年，大食进攻波斯、拂菻，击败两国；向南入侵婆罗门，吞并各西域部落，拥有兵力四十余万。
麟德元年，公元664年，春季正月甲子日，改云中都护府为单于大都护府，任命殷王李旭轮为单于大都护。
起初，李靖击败突厥后，将三百帐突厥人迁到云中城，以阿史德氏为酋长。至此，部落逐渐壮大，阿史德氏入朝，请求按照突厥习俗立亲王为可汗统领他们。皇帝召见他，说：“如今的可汗，就是古代的单于。”因此改名为单于都护府，让殷王遥领都护之职。
二月戊子日，皇帝前往万年宫。
夏季四月壬子日，卫州刺史道孝王李元庆去世。丙午日，魏州刺史郇公李孝协因贪污罪被赐死。司宗卿陇西王李傅义等上奏说李孝协的父亲李叔良为国家战死，李孝协没有兄弟，恐怕会断绝子嗣。皇帝说：“法令统一，不能因亲疏而有所不同，若危害百姓，即便是皇太子也不能赦免。李孝协有一个儿子，何必担心断绝祭祀！”李孝协最终在家中自尽。
五月