圍攻平壤的唐軍撤退之後，在百濟的唐軍幾乎到了坐困愁城的地步，所控製的地方隻剩下了一座泗沘城，完全達不到原本的以百濟為基地對高麗實施兩麵夾擊的目的，而且處境困難，很有可能全軍覆沒。麵對如此情況，唐高宗下詔，讓駐守百濟的唐軍入新羅，如果新羅王要求，則留下幫助新羅，如果不需要，就乘船回國。此時唐軍的兵力是劉仁願的萬餘人，加上新羅的七千留軍，再有劉仁軌帶來的王文度的數千餘軍，總體數量不過是兩萬多。兵力微薄，形勢也不好，所以眾將也都希望回國。可是劉仁軌卻和眾人的意見不同，他認為如果進了新羅，就憑這一萬多的唐軍，必將為人所製，到時候能不能回國就不是唐軍說了算了。另外泗沘城處於敵人四麵包圍的狀態，新羅的通道已經被切斷，一旦出城，會有什麼狀況發生更是不好說。還有，攻滅百濟並不是需要百濟的土地，而是為了完成攻滅高麗的最終目標，一旦放棄泗沘城，那麼百濟基本可以說複國成功，唐軍的戰略計劃將完全破產，所以絕不能撤出泗沘城；不但不能撤，而且還要主動出擊，趁著百濟上下都認為唐軍要西歸而鬆懈的時候，突襲百濟複國軍的城池，打幾個勝仗，將士卒的士氣調動起來，再向國內請求援兵。而且鬼室福信之前殺道琛的舉動意味著百濟複國軍中並不是鐵板一塊，隻要唐軍堅持下去，敵人必然會內訌，到時候就是唐軍全麵平定百濟的機會。
劉仁軌以他幾十年的官場經驗，把當時的形勢看得極其透徹，於是在當時唐軍的最高領導人劉仁願的堅決支持下，唐軍不但沒有撤退，反而趁其不備，於龍朔二年（662）七月大舉突襲，相繼攻克克羅城（今韓國懷德）及尹城、大山、沙井等柵，殲敵及俘獲甚眾。福信等退守真峴城（今韓國大田），憑借該城臨江高險，又當衝要，嚴兵守衛。仁軌引新羅之兵，乘夜逼近城邊，領眾人攀草而登，天亮前從敵人沒有想到的地方攻入城池，成功地占領了此城，唐軍因此終於打通了通往新羅的運糧道路，自此再不是孤軍，形勢轉眼間發生了變化。劉仁願遣使歸國報捷，又奏請增兵。高宗詔發淄（州治今山東淄博西南）、青（今屬山東）、萊、海（州治今江蘇連雲港西南）諸州兵七千人，以熊津道行軍總管、右威衛將軍孫仁師為主將，增援百濟。
而丟失了真峴城的百濟複國軍的內部果不出劉仁軌所料，矛盾越來越大，扶餘豐依仗背後有日本撐腰，並不甘心回國隻能做一個傀儡國王，而軍中鬼室福信專權，迎回扶餘豐不過是想挾天子以令諸侯罷了，絕不想讓扶餘豐掌握實權。因此這兩派矛盾越來越大，雙方都在暗中策劃，要置對方於死地。後來鬼室福信以退為進，裝病不出，企圖在扶餘豐前來探病的時候一舉將他擒殺。可是扶餘豐事前得到消息，因此將計就計，調集親信，掩殺鬼室福信，一場大火並下來，最後的勝利者是扶餘豐。就事後分析，當時實力占優勢的無疑是鬼室福信，可是他對扶餘豐太過掉以輕心，以為他在日本數十年，在國內並沒有根基，因此以為局勢全在自己的股掌之中。可是就在鬼室福信殺掉道琛的時候，道琛的部下對其心生不滿，扶餘豐無疑很好地團結了這部分人。而且扶餘豐回國之時，不但有陪同護送的五千日本軍，另外還有後來為扶餘豐奪權的萬餘援軍，襲殺福信之時這批日本軍必定就是衝鋒在前的主力。
鬼室福信一死，百濟形勢又是一變，雖然最後的勝利者是扶餘豐，但是他在百濟國內沒有什麼威信，百濟複國軍畢竟是鬼室福信一手打造的，鬼室福信一死，人人離心，內部立時就有不穩的跡象。扶餘豐隻能遣人再去日本，乞求援兵。
此時朝鮮半島的形勢可以說是日本的最佳介入時期，高麗方麵被唐朝多次攻擊，尤其最近的蘇定方居然能引兵圍攻平壤，昔日無比強大的、曾經大敗日本軍的高麗國已如風中殘燭，居然也派出使節向日本求助，乞求日本出兵援助。而強大的唐軍主力此時並沒有留在百濟境內，留在百濟的不過是一旅偏師，不僅人數少，戰鬥力也大成問題，而且唐軍此時已經被百濟國內的反抗軍所壓製。至於新羅，本來就不是日本的對手，再加上三國之間這幾年大打出手，國內也已經處於透支狀態，再施加一點壓力就會全麵崩潰。日本隻要出兵，就極有可能給高高在上的唐帝國以打擊，將中國的勢力驅逐出半島，並借勢收服半島上的三國。所以日本國內早就摩拳擦掌，準備在朝鮮半島大幹一場。
齊明女皇七年（661），女皇和中大兄親赴九州島築紫，預備親征朝鮮。但因旅途勞累，當年七月女皇死於築紫朝倉宮，因此出征朝鮮的計劃隻得延期實行。公元662年1月，日本決定以矢十萬、絲五百斤、棉一千斤、布一千端、韋一千張、稻種三千斛支援百濟的複國運動。除了支持大量物資之外，日本前後還派出了大量的援兵。
公元661年9月，扶餘豐在五千日本軍的護送下回國即位。
公元662年5月，大將軍阿曇比邏夫連等，率船師一百七十艘，人數推算為萬餘人。
公元663年3月，遣前將軍上毛野君稚子、間人連大蓋，中將軍巨勢前臣譯語、三輪君根麻呂，後將軍阿倍引田比邏夫臣、大宅臣鐮柄，率兩萬七千人，直接在新羅登陸，攻下了沙鼻歧、奴江二城。
公元663年8月，日將廬原君臣率萬餘健幾渡海增援。
四次援軍總兵力達五萬上下，已經是日本的舉國精銳，由此，中日兩國的第一場正麵大決戰已經不可避免。
而唐朝方麵，在九月份，孫仁師的七千援兵終於由海上到達百濟，在擊破了百濟的鎖江阻擊部隊後，與劉仁願、劉仁軌會師，唐軍總人數增至兩萬上下，士氣大振。很有趣的是此戰三位唐軍主帥名字裏麵都有一個“仁”字。
唐軍士氣高漲，又得到了大批援軍，於是就開始謀劃總攻。在戰前的作戰會議中，諸將都提議先攻水陸要衝加林城（今韓國林川），但劉仁軌卻認為加林城地勢險峻，急攻則傷亡士卒，緩之則曠日持久。因此，他主張先攻“群凶所聚”的巢穴——周留城，“若克周留，諸城自下”。於是由孫仁師、劉仁願與新羅王金法敏率陸軍，由劉仁軌與別將杜爽、扶餘隆率水軍及糧船，兩軍沿熊津沿白江（今韓國錦江）相攜而下，同赴周留城。