鬼室福信一死，百济形势又是一变，虽然最后的胜利者是扶余丰，但是他在百济国内没有什么威信，百济复国军又毕竟是鬼室福信一手打造，鬼室福信一死，人人离心，内部立时就有不稳的迹象，只能遣人再去日本，乞求援兵。
此时半岛的形势可以说是日本的最佳介入时期，高丽方面被唐朝多次攻击，尤其最近的苏定方居然能引兵围攻平壤，昔日无比强大的，曾经大败日本军的高丽国已如风中残烛，居然也派出使节向日本求助，乞求日本出兵援助。而强大的唐军主力此时并没有留在百济境内，留在百济的不过是一旅偏师，不仅人数少，战斗力也大成问题，而且唐军此时已经被百济国内的反抗军所压制。至于新罗，本来就不是对手，再加上三国之间这几年大打出手，国内也已经处于极限状态，再施加一点压力就会全面崩溃。日本此次出兵，极有可能给高高在上的唐帝国以打击，将中国的势力驱逐出半岛，并借势收服半岛上的三国。所以日本国内早就摩拳擦掌，准备在朝鲜半岛大干一场。
齐明女皇七年（公元661年) ，女皇和中大兄亲赴九州岛筑紫，预备亲征朝鲜。但因旅途劳累，于当年七月，女皇死于筑紫朝仓宫，因此出征朝鲜的计划，只得延期实行。公元662年一月，日本决定以矢十万、丝五百斤、绵一千斤、布一千端、韦一千张、稻种三千斛支援百济的复国运动。 除了支持大量物资之外，日本前后还派出了大量的援兵，具体数量如下。
公元661年九月，扶余丰在五千日本军的护送下回国即位。
公元662年五月，大将军阿昙比逻夫连等，率船师一百七十艘，人数推算为万余人。
公元663年三月，遣前将军上毛野君稚子，间人连大盖，中将军巨势前臣译语，三轮君根麻吕，后将军阿倍引田比逻夫臣，大宅臣镰柄，率二万七千人，直接在新罗登陆，攻下了沙鼻歧，奴江二城。
公元663年八月，日将庐原君臣率万余健几渡海增援。
四次援军总兵力达五万上下，已经是日本的举国精锐，显然日本在朝鲜半岛下了重注，要大赌一票，由此，中日两国的第一场正面大决战已经不可避免。
而唐朝方面，在九月份，孙仁师的七千援兵终于由海上到达百济，再击破了百济的锁江阻击部队后，与刘仁愿，刘仁轨会师，唐军总人数增至两万上下，士气大振。很有趣的是此战三位唐军主帅名字里面都有一个仁字，此后的大战胜利似乎就是为了说明“仁者无敌”这句话的正确性吧。
此时唐军士气高涨，又得到了大批援军，于是就开始谋划总攻。在战前的作战会议中，诸将都提议先攻水陆要冲加林城（今韩国林川），但刘仁轨却认为加林城地势险峻，急攻则伤亡士卒，缓之则旷日持久。因此，他主张先攻“群凶所聚”的巢穴——周留城，“若克周留，诸城自下”。于是由孙仁师、刘仁愿与新罗王金法敏率陆军由刘仁轨与别将杜爽、扶余隆率水军及粮船，两军沿熊津沿白江（今韩国锦江）而相携而下，同赴周留城。
而百济复国军方面当然不是木头人，眼见唐军大举进攻不会一点反应都没有，扶余丰在唐军进攻不久就得到了唐军大举进攻的情报，正好此时日本又派了万人的援军渡海增援，扶余丰得到如此众多的日本军的援助，底气非常足，于是同样水陆并进，集合了手中所有的兵力，沿江而上，企图一举击溃唐军，收复百济全境。双方目标相反，但是行军路线却相当一致，于是双方反而在加林城附近的白江口相遇，爆发了一场水陆大战。
此场大战虽然是不期而遇，但是规模却极大，百济与日本的联合军军力估计有将近十万，其中日军船只据史载近千艘，当然实际上的数字并没有那么多，据推算应该是八百艘上下，其中载人的兵船占到其中的一半左右。而唐新联军则在四万左右，水军为刘仁轨的七千唐军，加上新罗盟军和百济降军估计在万人左右，船只为一百七十艘，其中作战船只在一百艘上下。
龙朔三年（公元663年）九月，两军在白江口不期而遇，唐新联军先发制人，新罗铁骑充当先锋，后队唐军陆军主力突袭百济军阵，百济军虽然做了抵抗，但是并不成功，很快就被全面击溃。百济陆军之所以崩溃得如此之快，跟之前的两场大火并不无关系，两场火并之后百济复国军的两位创始人均被杀，部下人人自危，兵无战意，因此导致陆战一触即溃。
陆战的闪电失利使得日军大为恼火，于是决心以水战定乾坤，此时无论是战船的数量还是水军的人数，日本方面均大大超过唐军，因此底气十足，抢先发起了进攻。刘仁轨率领的唐军一开始也被日军庞大的船队吓了一跳，因此布阵收缩防守，日军逆流而上猛攻唐军船阵，但是刘仁轨防守有方，加上唐船技术先进，防御力很强，日军第一回合失利而退。第二天日军见唐军并没有因为第一天的成功防守而主动攻击，于是都认为己方实力强大，只要加把劲，必然能将唐军击退甚至消灭，所以叫嚣道：“我等争先，彼应自退。”可是唐军并不是他们想象中的那么简单，没有做出主动攻击不过是表面现象，在第一天的攻击中刘仁轨已经掌握了日本水军的虚实，虽然日军人数众多，可是船只的大小和技术性能远远不如唐军，但是由于数量上的巨大差异，唐军也不适合进行主动攻击，所以把舰船队形依然布置成防守阵型，就等待着日军的进攻。
他也算准了日军已经是箭在弦上不得不发了，此时陆路的百济军已经被击破，如果日军不想就此逃回家的话，必然会抢先进攻。果然在第二天日军倾尽全力，将自己手中的所有战船一下子放出，直冲唐军阵型。而唐军早有准备，利用在上游顺流而下的优势，迅速将自己的船队摆成了一个半月阵，放日军战船打入阵内，等日军主力基本冲入之后就在左右两边进行合围，将日军团团包围。日军此时才晓得上了唐军的恶当，可是后悔已经晚了，此时日军船只全部拥挤成一团，连掉头都不可能，根本不能发挥其原有的战力，但唐军却可以在外围集中火力轻松地解决日军舰船，就在日军被包围的这一刻，可以说日本军败局已定。扶余丰见势不妙，脚底抹油，急忙和剩下的辎重船一同逃命，他知道百济已经大势已去，所以连周留也不回，逃之夭夭，结果唐军事后只缴获了他的佩剑。
而此战日军损失极大，绝大部分战船被焚毁，水陆作战人员也基本被全歼，逃回国的日军将领个个惊恐万状，对唐军的战斗力从一开始的瞧不起转为畏之如虎。日本朝廷此时也慌了阵脚，唯恐唐军乘胜杀奔日本，已经丧失全国精锐的日本绝经受不住唐军的再一次打击。于是自天智三年(公元664年)开始，到天智朝结束，连年按批修筑各种防卫设施。首先，在对马、壹歧和筑紫国设置烽火和派出驻守要地的防戍部队。其次，在筑紫修建大水堤，中储以水，名曰水城，利于小船行驶，防止大船靠岸。其三，在对马、北九州岛、长门、赞吉的屋岛、河内的高安修建城堡，形成三道防线。如果对马、壹歧和北九州岛失守，后面还有城堡拒敌。为了统率西部各地防务，加强了大宰府的地位，专一负责防御事务，以后因军务不多，逐渐变成办理同海西各国外交事务的部门。当然大和民族一直有着跟随强者的良好习惯，因此唐日两国的关系冷冻期并没有持续很长时间，此后日本向唐帝国全面靠拢，无论是法律制度还是文化艺术，无不如饥似渴地学习照搬，所谓的平等外交再未出现，反而为了自己在唐帝国的属国排名争得不可开交。
白江一战尽歼日军主力之后，唐军面前可谓是一片坦途，再无阻挡，百济的反叛城池纷纷投降，此时的未来名将黑齿常之因为对百济复国军的失望，再一次投奔了唐军。当然刘仁轨也没有辜负他的期望，疑人不用用人不疑，派他去攻打当时唯一没有投降的任存城，黑齿常之也不负所托，顺利攻下任存城，作为加入唐军的投名状，自此以后忠心耿耿，为唐帝国立下了汗马功劳。
纵观白江之战，对日军能轻松获胜，除了刘仁轨等将领的指挥有方，唐军将士团结一心之外，还有一个原因就是唐朝当时造船技术的先进。当时唐代船只就已经拥有了分隔水密舱和钉接榫合法这些先进的技术，大大提高的唐船的抗沉性。
据杜佑《通典兵十三水平及水战具附》记载，当时军用舰船有六种类型：楼船、艨艟、斗舰、走舸、游艇和海鹘。不过除了楼船和斗舰之外其余的都是小型舰只，由于唐军是远洋作战，因此在渡海之时小型舰艇显然是不适合作如此远距离的航行的，我们知道当时的航海依然有很大的风险，刘仁轨的翻船，还有以后著名的鉴真和尚渡日本都表明了其中的危险性，那么能经受这样的风险进行渡海的自然只有大型船只，所以在白江之战中我认为唐军是没有小型舰艇的，有的只是五牙楼船，斗舰这类的中大型船只。
早在西汉就有楼船将军，到隋初，杨素所造五牙楼船，“上起楼五层，高百余尺，左右前后置六拍竿，并高五十尺，容战士八百人”（《杨素传》）。唐代的楼船，杜佑说：“船上建楼三重，列女墙、战格，树幡帜，开弩窗矛穴，置抛车垒石铁汁，状如城垒。忽遇暴风，人力莫能制，此亦非便于事，然为水军不可不设，以成形势。”楼船乃当时海军装备中最主要的作战舰船，武器配备齐全。
“斗舰，船上设女墙，可高三尺，墙下开掣棹孔，船内五尺又建棚，与女墙齐，棚上又建女墙，重列战敌，上无覆背，前后左右树牙旗、幡帜、金鼓，此战船也。”斗舰是梯级复式结构，水兵可以梯级排列迎敌，划船者则隐蔽于船内，通过棹孔划船，是当时海军主要的作战船只。
当时唐军的水战武器也是非常先进的
