拔除了新城这个钉子，李世绩留庞同善和高侃留守新城，自率本部兵马出击，高丽国内此时已经极为衰弱，一点丝毫的抵抗都没有。李世绩一路势如破竹，连下十六城。这时，泉男建也知道现在已经是生死攸关的时刻了，他不敢和李世绩亲率的主力硬拼，而是绕了个圈，率国兵夜袭庞同善、高侃军，企图断唐军的后路。新城告急文书一到，李世绩当即派薛仁贵率部援救。薛仁贵率兵连夜赶回新城，突袭高丽军背后，斩首数百，泉男建败走。于是庞同善与高侃会同薛仁贵进行追击，行至金山（今辽宁本溪东北之老秃顶山），终于追上高丽军。高丽军眼见逃不掉，于是回身死战，唐军初战不利，且战且走，并留薛仁贵于山上埋伏，高丽军被胜利冲昏了头脑，拼命追击，阵型于是散乱。这时，薛仁贵麾军自山上冲下，将高丽追兵拦腰截断，高侃、同善乘机回军夹击，高丽军大败，被歼五万余众。唐军乘胜攻占南苏、木底、苍岩（今辽宁新宾境内）三城，与泉男生部会合，赢得了金山之战的胜利。后来，唐高宗手诏嘉奖说：“金山大阵，凶党实繁。卿（指薛仁贵）身先士卒，奋不顾身，左冲右击，所向无前，诸军贾勇，致斯克捷。宜善建功业，全此令名也。”
在金山大战的同时，唐军行军副大总管郝处俊也在向安市城进军当中。有句话说历史总是呈螺旋状前进的，这句话一点没错，在太宗伐高丽的时候，大家一定记得唐平壤道行军大总管张亮的战场趣闻，这一次类似的事情再次发生。唐军刚到安市城下，突然遭到三万敌军出城突袭，唐军来不及结阵，军心惶惶。这时候郝处俊正坐在胡床上吃干粮，一口还没咽下去就听见四面的喊杀声，不过郝处俊不像张亮那样吓得呆如木鸡，而是饭照吃汤照喝。俗话说打搅别人吃饭是最不能饶恕的罪过，郝处俊一面啃着半块饼，一面怒调精锐进行反击，食物的怨恨所带来的力量是无穷的，高丽军在这样的力量面前毫无还手之力，很快就一溃千里，再不敢出城。
薛仁贵金山大捷之后乘胜追杀，于总章元年（公元668年）二月，仅率兵两千进攻扶余城（今吉林四平）。诸将皆言兵少，纷纷劝阻。但仁贵却说：“兵不在多，看你怎么用而已。”于是亲为前锋，抵达扶余城下后，城内守军倾城而出，与薛仁贵大战于扶余川，唐军不畏生死，逆击大破其众，杀获万余人，于二月二十八日攻拔该城。扶余川四十余城，一时俱惊，纷纷向唐纳款请降。泉男建听说扶余有失，遂派五万劲旅往救，与李世绩部在薛贺水 （今辽宁太子河）遭遇，两军大战于薛贺水，年近八十岁的李世绩领军奋击，所向无前，阵斩首五千余级，俘获三万余人，器械牛马不可胜计，乘胜攻占了大行城（今辽宁凤城西南）。
李世绩攻占大行城之后，各路唐军均与之会合，会合之后唐军主力进至鸭绿水后，遇到了高丽守军的拼死抵扰。李世绩麾军进击，大破其众，追杀二百余里，并攻占了辱夷城，沿途诸城守军逃遁及归降者相继不断。
同年八月，唐军前锋辽东道安抚大使兼副行军大总管契苾何力率先引兵抵达平壤城下，李世绩等亦率部继至，将平壤团团包围。卑列道行军总管刘仁愿却因贻误军期，按律当斩，以功被流放于姚州（治今云南姚安）。
唐军将平壤包围一月有余，城内粮食将尽，高丽王高藏只得遣泉男产率首领九十八人，持白旗向唐军请降，李世绩以军礼接待。但泉男建却依然闭城拒守，多次遣兵出战，屡遭失败。泉男建遂委军事于僧人信诚，信诚暗中派人来到李世绩军营，约定五日之内，开门投降。信诚如期于九月十二日领兵打开城门，李世绩纵兵乘城鼓噪，焚烧城楼，完全摧毁了平壤城的城防。泉男建自知城池不守，引刀自杀但未遂，被唐军俘获。自此高丽国的历史到此终结，辽东再一次回到了祖国的怀抱，老英雄李世绩善始善终，在完成了这最后的心愿后仅隔了一年便与世长辞，真可谓是英雄的一生！真所谓：
伊吕两衰翁，
历遍穷通。
一为钓叟一耕佣。
若使当时身不遇，
老了英雄。
汤武偶相逢，
风虎云龙。
兴亡只在笑谈中。
直至如今千载后，
谁与争功！
唐高宗诏令先以高丽王高藏等献于昭陵，以慰太宗在天英灵。然后整顿军容，高奏凯歌，进入京师，献于太庙，告慰列祖列宗。十二月七日，唐高宗在大明宫含元殿接受降俘。以高丽王高藏政非己出，赦而不罪，并任为司平太常伯（即工部尚书）员外同正，以泉男产、僧信诚和泉男生能主动归降，分别任为司宰少卿（即光禄少卿）、银青光禄大夫和右卫大将军；以泉男建顽抗不降，流放于黔中（今贵州省内）。
分辽东和高丽5部、176 城、69万余户为新城州（治今辽宁沈阳东）、辽城州（治今辽宁辽阳东北）、哥勿州（治今吉林通化西北）、居素州（治今辽宁抚顺东）、建安州（治今辽宁盖州）、卫乐州、舍利州、越喜州、去旦州等9都督府，南苏（治今辽宁新宾）、盖牟、代那、仓岩（治今吉林通化）、磨米、积利（治今辽宁瓦房店）、黎山、延津、木底、安市、诸北、识利、拂涅、拜汉等四十二州，一百个县，又置安东都护府于平壤以统之。选拔其有功酋帅担任都督、刺史、县令，与华人共同治理。以右威卫大将军薛仁贵检校安东都护，总兵两万镇守平壤。李世绩以下有功将士，均有封赏．唐收复辽东和对高丽的战争至此结束，东北终于又回到了中国的版图，此战共计历时二十五年，实为唐历时最久的边疆战争。
高丽虽然灭亡了，但是在这片土地上的故事并没有结束。高丽的灭亡也就意味着新唐联盟的彻底瓦解，两国的关系转为对抗，新罗于是不断煽动原高丽百济的人民进行叛乱，并且蚕食原百济和高丽的土地，企图驱逐唐军，统一朝鲜半岛。于是两国为了争夺朝鲜半岛控制权开始了激烈的斗争。
咸亨元年（公元670年）四月，唐安东都护薛仁贵奉命归国，征讨吐蕃。高丽酋长剑牟岑趁机拥众起义，立高丽王外孙安舜为主。唐高宗遂以左监门大将军高侃为东州道行军总管，右领军大将军李谨行为燕山道总管，率兵分道征讨。在唐军大举压境之时，安舜杀剑牟岑，逃奔新罗。
咸亨二年（公元671年）七月初一，高侃部在安市城大败高丽余众。接着，又麾军南下，转战一年有余，于咸亨三年十二月，又败高丽和百济余众于白水山（今韩国全州西），新罗王金法敏派兵援救，企图牵制唐军，亦被高侃击败。
咸亨四年（公元673年〕闰五月，燕山道总管李谨行亦破高丽与百济起义军民于瓠泸河（今韩国洛东江中游）之西，俘获数千人，余众皆奔新罗。这时，谨行之妻刘氏留守伐奴城（今朝鲜平壤西北），高丽军民引靺鞨之众来攻。刘氏身披甲胄，率众守城，高丽与靺鞨之众久攻不克，只得撤退。高宗闻奏，深嘉其功，封燕国夫人。
新罗如此不断得寸进当然要招致唐朝的反击，上元元年（公元674年）正月，唐高宗诏削法敏官爵，以其弟、右晓卫员外大将军、临海郡公金仁间为新罗王，从长安归国继位，接着，又以左庶子、同中书门下三品刘仁轨为鸡林道大总管，卫尉卿李弼、右领军大将军李谨行为副大总管，发兵征讨新罗。
上元二年（公元675年）二月，刘仁轨率部在七重城（今韩国大丘北）大破新罗兵。又派靺鞨之众渡海，进攻新罗南部边境。接着，高宗又诏李谨行为安东镇抚大使，屯驻新罗买肖城（今韩国陕川）以经略之。谨行率部对新罗发起三次进攻，三战皆捷。新罗只得遣使入贡、谢罪。
如果没有其他的因素，新罗的结局跟高丽百济将没什么两样，可是此时在唐朝的西面的青藏高原上崛起了一个史无前例的强大帝国——吐蕃国。虽然吐蕃国的经济制度文化等各方面都很原始，但是它强大的军事实力已经可以跟当时世界上最强大的两大帝国，唐帝国和阿拉伯帝国分庭抗礼。形势比人强，因此讨灭新罗的计划胎死腹中。
由于唐军抽调了大批军队防御西部重地，因此在东北亚的军力空虚，新罗抓紧此千载难逢的良机，终于并吞了原百济全境，另外还蚕食了原高丽的南面部分土地。当然新罗的扩张非常有分寸，在取得了这些土地之后，新罗很明智地停止了扩张，和唐朝的边境稳定在了大同江一线。唐帝国本来就对百济的土地没有什么野心，否则也不会让扶余隆回到百济继续当国王，还强令新罗与之会盟。唐帝国所不能容忍的是再出现一个类似于高丽那样的在东北亚对帝国形成强大威胁的国家。因此新罗既然向唐朝表明了自己没有什么大的野心，唐朝也就很容易地默认了新罗在朝鲜半岛的疆土。于是两国关系在短暂的冰冻期之后很快就重新恢复，不但又重建了稳固的军事同盟，更在经济文化方面进行了大规模的交流，双方的友好关系最后可以说善始善终，一直维持到了最后。
从新罗统一朝鲜半岛之后，其后无论是后三国，王氏高丽还是李氏朝鲜时代一直到现在，均是以三韩民族为主体的国家，和我国古代辽东的古朝鲜以及高句丽国除了疆域上有所交集之外关系不大，并没有正统的继承关系。虽然国名依旧，但是如同俄罗斯的第三罗马帝国和原本罗马帝国的关系一样，此高丽非彼高丽，此朝鲜非彼朝鲜了。
自唐以后，中国传统的关中本位的西部政策渐渐的开始转变，以无数中华儿女以鲜血染成的这片黑土地渐渐成了中国历史中的重头戏，而高句丽这个族名也在时间的流逝中渐渐消失，成为了我中华民族的一部分。
无论是智慧和汗水还是血与火，无数人付出了他们可以付出的一切换来了一个光辉灿烂的大帝国的重新崛起。之后的历史中不论这个国家如何地沉浮，总有一股始终不竭的民族意气让文明传承下来，历经千年而不衰。
新的时代开始了……
国脉微如缕，
问长缨何时入手，
缚将戎主?
未必人间无好汉，
谁与宽些尺度?
试看取当年韩五，
岂有谷城公付授，
也不干曾遇骊山母，
谈笑起，两河路。
少时棋柝曾联句，
叹而今登楼揽镜，
事机频误。
闻说北风吹面急，
边上冲梯屡舞，
君莫道投鞭虚语。
自古一贤能制难，
有金汤便可无张许?
快投笔，莫题柱。
——〈贺新郎〉南宋 刘克庄
