此時唐朝的盟國新羅的日子也不好過，唐軍參戰之前新羅就已經被打得遍體鱗傷，後來在唐軍的幾乎所有的軍事行動中，新羅都是提供大批軍糧的一方。不但如此，新羅本身也要派兵參戰，國內已經是在苦苦支撐。如今形勢突變，沒了唐軍主力做靠山的新羅軍不但在百濟這邊遭到失敗，北方高麗也派出了軍隊對新羅進行攻擊，而日本亦在其後大舉進攻，新羅自顧不暇，也沒有什麼力量援助在百濟的唐軍了。
就在百濟救國軍形勢一片大好之時，其內部的矛盾卻越來越明顯。鬼室福信固然在軍中專權，可是與他齊名的道琛雖然號稱是僧人，卻並非那種慈眉善目的和尚。劉仁軌派遣使者勸說道琛等歸降，道琛居然連使者的麵都不見，還說：“使人官小，我，國大將，禮不當見。”其倨傲程度可見一斑。這樣兩人一人專權、一人跋扈，誰都不服誰，這樣的矛盾在唐軍大兵壓境之下還不明顯，可是現在唐軍被百濟複國軍壓製，矛盾立刻就顯露了出來。一場大火並終於爆發，鬼室福信先下手為強，殺掉了道琛，兼並了他的部眾。
與此同時，在龍朔元年（661）四月，以任雅相為□江道行軍總管、契苾何力為遼東道行軍總管、蘇定方為平壤道行軍總管，與蕭嗣業及諸胡兵凡三十五軍共四萬四千人水陸分道並進，唐軍主力再次征討高麗。
這次征伐前後經過八個多月，蘇定方所率水軍先破高句麗□江防線，隨後乘勝突破馬邑山，屢戰屢勝，進圍平壤城。此次的征討，唐軍開始改變以往的戰爭方式，以前征高麗，往往因為遼東嚴寒，所以一旦進入秋冬季節，隻能退兵。而現在唐軍則開始嚐試克服嚴寒，越冬進行不間斷的進攻。這樣做的好處一個是讓高麗得不到喘息的機會，另外遼東的沼澤和河流在冬季會封凍，這樣對大軍行軍打仗有莫大的好處。
就在唐軍收複遼東之後，泉蓋蘇文遣其長子泉男生率精兵數萬，死守鴨綠江這條最後的防線，唐軍被阻擋在江北，波濤浩瀚，不得渡河；契苾何力到達之後，他“仰天祝禱，具申忠誌”，於是“寒風四起，流嘶立合”，鴨綠江水瞬息結冰，唐軍因此順冰而過，鼓噪奮擊，高句麗軍大潰，泉男生僅以身免。這就是唐軍受益於冬季的例子。可是福禍相依，鴨綠江之戰以後，唐朝西邊九姓鐵勒反叛，契苾何力及所部被調往西麵，沒能參加圍攻平壤的戰役，這就大大削弱了唐軍的力量。而就在蘇定方成功地圍攻平壤城的時候，泉蓋蘇文也沒有坐以待斃，他老謀深算，看準了左驍衛將軍、白州刺史龐孝泰率領的南方水戰之士耐不得嚴冬，於是主動出擊，與其大戰於蛇水之上，此戰唐軍全軍覆沒，龐孝泰與其十三子全部戰死。
禍不單行，跟隨蘇定方征戰多年的老副手，□江道行軍總管任雅相因病亦薨於軍中，此種情況顯然對唐軍不利。蘇定方軍包圍平壤城後，更是遇到非常嚴重的問題。首先，軍中所帶糧草已盡，此前唐高宗曾派新羅王子金仁問返回新羅，令新羅“舉兵相應”，同時敕令新羅輸送平壤唐軍軍糧。但現實狀況卻令蘇定方憂心忡忡，這就是蘇定方讓信使文泉傳語新羅文武王時所說：“我受命，萬裏涉滄海而討賊，艤舟海岸，既逾月矣。大王軍士不至，糧草不繼，其危殆甚矣。王其圖之。”此後，新羅軍雖輸運糧草抵達唐營，但進攻的最佳時機已不複存在。其次，唐軍經數月激戰，已經疲憊不堪，加之此年天氣格外寒冷，平壤周圍大雪持續不止。鑒於此，龍朔二年（662）二月初，唐高宗詔令班師。