對於這起重大事故，唐高宗派監察禦史袁異式前往調查。
李義府秘密指示袁異式，將劉仁軌定為死罪，他對袁異式說：“你要是辦成此事，以後不必擔心不會升官。”袁異式到任後，對劉仁軌說：“你跟朝廷裏什麼人結仇了，我看你這次是躲不過了，與其被定罪處死，不如早自行了斷，也可體麵些。”
劉仁軌拒絕了，說道：“我沒能盡到職責，國有國法，如果你以國法判我死刑，我決不會皺眉頭；但要我自行了斷，讓仇人稱心快意，我卻心有未甘！”
袁異式不敢違背李義府的指示，將劉仁軌關入大獄中，並用大鎖把他鎖起來，然後將案情彙報給皇帝。李義府又借機在唐高宗麵前進讒道：“不斬劉仁軌，無以向天下百姓謝罪。”
眼看隻要唐高宗一點頭，劉仁軌就要人頭落地，這時有一個人站了出來，舍人源心直向皇帝提醒：“海風暴起，非人力所及。”這句話提醒了唐高宗，也把劉仁軌從鬼門關拉了回來。最後對劉仁軌從輕發落，削去其官職，降為平民，仍留在軍中待命。
顯慶六年（661年），王文度意外身故，當時以平民身份留守軍中的劉仁軌因禍得福，唐朝廷指派他接管王文度的軍隊，連同新羅國的軍隊，前往援救困守熊津城的劉仁願。這兩個名字有點相近，其實並非兄弟。
劉仁軌喜出望外，他樂道：“看來老天爺要讓我這個老漢富貴了。”
雖然屢遭陷害，劉仁軌並不怨天尤人，也不因此而消沉沮喪，對於堅強的人來說，隻會越挫越勇，就像孟子說的，“動心忍性，增益其所不能”。
為了表明出征的必勝決心，劉仁軌在臨行前，向州司請領《唐曆》以及唐朝曆代皇帝的廟諱，幹什麼用呢？劉仁軌說：“我欲掃平東夷，頒大唐正朔於海外。”沒想到，連文人出身的劉仁軌都有布國威於波濤萬裏之胸襟，大唐之尚武精神，確非虛言。
劉仁軌沒有帶過兵，至少我們在史料中找不到他六十歲以前指揮作戰的記錄，這並不意味著他不會帶兵，其實從隋末到貞觀時代，戰爭連綿不斷，文人留心兵事是很正常的事。想必劉仁軌平日也熟習兵書，這位文官在帶兵上很有一套，他治軍嚴厲，很快，原本隸屬於王文度的這支海軍，在劉仁軌的整飭之下，成為一支英勇善戰的海上雄獅。
劉仁軌的任務，是援救被圍困在熊津城內的劉仁願。
在新羅軍隊的支援下，劉仁軌率唐軍開始反攻，聯軍連戰連捷，一直推進到熊津江口。百濟複國軍深知唐朝海軍的強大，在熊津江口設立兩道柵欄，以阻滯唐軍的進攻，此舉並沒有阻擋住劉仁軌的進攻。
劉仁軌兵團與新羅軍隊分進合擊，拔除柵欄，與百濟軍展開決戰。百濟軍隊早就領教過唐軍的厲害，眼看苦心經營的柵欄防線被突破，更是鬥誌全無，唐與新羅聯軍乘勢大舉進攻，百濟軍隊大敗，除了被擊斃之外，還有大量的士兵爭先恐後渡河而逃，被溺死的人不計其數。熊津江口之戰，百濟複國軍損失了一萬餘人。
正在上遊河段圍攻熊津都督府的道琛兵團，得知熊津江口失守之後，大驚失色，放棄了對劉仁願的包圍，退守任存城。劉仁軌與劉仁願順利會師熊津城後，唐軍的防衛力量大大增強，完成支援任務的新羅軍隊也返回國內。
此時，來自朝廷的一隻黑爪又伸向劉仁軌，這隻黑爪，仍然是李義府。
李義府秘密指示劉仁願，在熊津城內，幹掉劉仁軌。但劉仁願十分佩服劉仁軌的為人，再說，現在百濟戰場上，熊津已是一座孤城，在這個時候內鬥，無疑是自毀城池。
對劉仁軌來說，戰場反而是最安全的地方，可以避開李義府的毒手。
在接下去的一段時間裏，唐朝駐軍與敵對的百濟複國軍處於對峙狀態，但是形勢對唐軍越來越不利。
百濟的複國運動如火如荼，其核心人物僧侶道琛自稱“領軍將軍”，另一將領福信自稱“霜岑將軍”，兩位將軍四處招兵買馬，其軍事力量很快便膨脹起來。劉仁軌與劉仁願的軍隊，卻得不到兵源上的補充，與百濟複國軍相比，處於絕對的劣勢，隻得采取守勢，靜觀其變。
唐高宗決定再度動用新羅的軍事力量，他以詔書的方式敦促新羅國王金春秋增援熊津城。新羅國王派遣大將金欽為援軍司令，進軍百濟，以支援唐軍。然而行至半途一個名為古泗的地方，百濟“霜岑將軍”福信率軍埋伏於此，對新羅援軍進行截擊，新羅軍吃了個大敗仗，總司令金欽帶著殘兵敗將狼狽逃回新羅國內。
新羅軍隊的受挫，使唐軍處於孤兵無援之境地，劉仁願、劉仁軌苦撐危局。
然而，百濟複國軍的內亂，卻使劉仁軌得以轉危為安。
百濟複國運動中最重要的兩位將領道琛與福信，在實力不斷膨脹之時，新的危機卻出來了。兩位將軍爭權奪勢，互不信任，最後同室操戈，福信殺死道琛，清洗道琛餘黨，成為複國軍的最高軍事首領。此番內訌，極大地削弱了百濟軍隊的力量，所以劉仁軌與劉仁願雖然駐守在孤城，卻沒有遇到百濟軍隊強有力的挑戰。