可是百濟並沒有真正被平定，唐軍主力撤走之後，百濟人抓住了復國的機會。百濟的故將鬼室福信發動了百濟復國的戰爭。百濟復國軍覺得自己實力弱小，不足以跟唐朝和新羅聯軍相抗衡，就遣使到日本，想讓日本出兵增援。
日本和百濟早就有外交往來。日本的佛教和儒學，大多是從百濟傳過來的。百濟當時有一位王子叫扶餘豐，還在日本做人質。鬼室福信向日本獻上一百多名被俘的唐軍士兵，同時要求把在日本做人質的百濟王子豐璋接回去擁立為王，請求日本出兵相助。
當時的中大兄皇子也是頭腦發熱。他手下有一員大將叫阿倍比羅夫，在日本國內東征北討，攻無不克，戰無不勝，搞得中大兄皇子自以為武力強大，可以向外開疆拓土了。特別是日本人從傳說中的神功皇后開始，一直對朝鮮半島念念不忘，如今一看百濟遣使求援，正中下懷。日本上上下下，摩拳擦掌，準備對唐朝動武了。
鬼室福信得知日本派來援軍之後非常高興，迅速展開軍事行動，率兵圍攻唐朝駐軍的城池。唐高宗也派大將劉仁軌帶兵前來增援。
日本為了遠征百濟，先後派出了四批援軍，第一批五千人；第二批主要是給百濟運送物資的，運了十萬支箭、五百斤絲、一千斤錦、一千噸布、一千張牛皮（牛皮是用來做甲冑的，相當於今天的避彈衣了），還有三千斛稻種；第二批遠征軍的人數就已經多達一萬七千人；第三批更是派出了兩萬七千人大軍；第四批也將近一萬人。這四批遠征軍，領兵的將領全都是日本的老牌貴族，像蘇我氏、物部氏、三輪氏和吉倍氏，而且很多將領跟朝鮮半島都有千絲萬縷的聯絡，曾經出使過朝鮮半島。
大化改新之後，日本的軍隊素質也發生了翻天覆地的變化。原來日本是部族社會，軍隊都是私家部曲，沒有統一的國家軍隊。經過大化改新之後，加強了中央集權，中央設立了兵部省，統一排程軍隊。因此，中大兄皇子和日本上下覺得此戰必勝。為了鼓舞士氣，增加聲勢，中大兄皇子甚至請自己的母后齊明天皇御駕親征。大小船舶，浩浩蕩蕩，巫女一路上禱告，搞得非常熱鬧。
齊明天皇畢竟已是六十八歲的老太太了，哪裡經得起這一路的舟車勞頓？再加上對戰爭的恐懼，很快就病了，眼看著奄奄一息，沒到出兵的地點就薨逝於行宮。仗還沒打，天皇先給折騰死了。
齊明天皇一死，國不可一日無君，中大兄皇子只好暫時稱制，硬著頭皮繼續出征，下令以阿倍比羅夫為統帥，率領三萬多日本士兵，殺向了朝鮮半島。
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當時在朝鮮半島的唐軍不到兩萬人，艦船數目也比日本少得多。但大唐剛剛開國不久，高祖李淵、太宗李世民都是馬上天子，大唐又正值國力極盛，名將輩出之時。那個時候，老一輩的名將像李勣還在，年輕一輩的像蘇定方、薛仁貴已經成長起來。
相比之下，日本軍隊就是井底之蛙，根本不瞭解大唐的軍事力量，它的戰鬥力和大唐比起來簡直就是螢火蟲跟月亮爭光。
西元663年，唐羅聯軍開始向百濟復國軍的都城發動猛攻。在白江入海口，與日本、百濟聯軍爆發了一場大規模的海戰。
唐軍劉仁軌統轄戰艦一百七十艘，日本的戰艦有一千多艘，從戰艦數量來看，日本佔有絕對優勢。但日軍戰艦以小艇居多，無論攻擊效能、防禦能力，還是武器裝備，都遠遠不及唐軍。唐軍戰艦很多都是艨艟鉅艦，配備各種應不同海戰需求之用的戰船，甚至還有專門用來火攻的戰船，配備有火器，稱之為火艦。
日本的眾多戰艦攻擊唐軍，好比是一堆魚雷快艇打一艘戰列艦，一群螞蟻要對付一隻大象。可是日本人打仗，尤其到了近現代，都是這種螞蟻啃大象、蛤蟆吞恐龍的精神。
雙方一開戰，日本艦隊不知死活，率先向唐軍發動了猛烈進攻。劉仁軌下令防禦，唐軍的艨艟鉅艦就像是銅牆鐵壁，日本戰艦無異於以卵擊石，紛紛破碎。唐軍輕鬆化解了日軍的第一輪攻擊。
日本人又發動了第二輪自殺式襲擊，這也是他們最擅長乾的事兒。劉仁軌命令樓船壓陣，鬥艦、走舸兵分兩路，佔據江面兩側，成功地形成了對日本艦隊的包圍之勢，把日本艦隊包了餃子。劉仁軌看到合圍戰略順利完成，果斷下令反擊。唐軍戰艦上裝有拍竿，就是竹竿上拴著大石塊，士兵操縱拍竿，一頓狂拍。頓時，日本戰艦支離破碎，艦上計程車兵紛紛跳海逃生，不會游泳的就直接沉底了，會游泳的被唐軍士兵亂箭射死。
當時的這個場面，根本不像是一場戰爭，而是一場屠殺。唐軍士兵估計都是打醬油的感覺，絲毫沒感到戰爭的殘酷。按照戰前制訂的軍事計劃，準備發起第三次進攻的日本殘餘海軍，一看前兩波攻擊就像肉包子打狗，去的時候還是戰艦，回來的只是木頭板板，水軍士兵死得也太慘了，交戰雙方實力相差太遠，三十六計，走為上策，開始潰逃。
劉仁軌一代名將，哪肯坐失此種良機？下令唐軍鼓足風帆向日本艦隊衝去。先是施放火箭，然後追上去揮動拍竿，把日本戰艦一一拍沉。日本軍艦由於密度太大，唐軍的火箭幾乎是箭無虛發。
太陽沒落山的時候，這場海戰就已經結束了。日本損失了戰艦四百多艘，而唐朝沒有損失一艘戰艦。這就是中日戰爭史上最值得大書特書的白江口海戰。但在中國的史書當中，甭管是《新唐書》《舊唐書》還是《資治通鑑》，記載這件事就一句話：「遇倭兵於白江口，四戰皆捷，焚其舟四百艘，煙炎灼天，海水皆赤。」史書上講得很簡單，但是唐軍的大捷是不爭的事實。
日軍大敗之後，百濟的殘餘政權很快就滅亡了，百濟復國的夢想也就徹底破滅了。
大唐大敗日本之後，唐軍統帥劉仁軌派遣使者來到日本交還了俘虜，告訴日本，唐朝不會主動打日本，要求日本在唐軍攻打高句麗的時候不要採取行動。
日本捱了這頓揍之後，也知道馬王爺有幾隻眼了，哪裡還敢胡蹦亂跳，乖乖地看著唐王朝消滅了高句麗。為了表示對唐朝的心悅誠服，日本還派遣使團到長安祝賀大捷。
日本人就這樣，你把他打服了，他就變乖了，還全方位跟你學習。打從白江口海戰之後，日本就開始徹徹底底地傾心向慕唐朝，一批批的遣唐使開始渡海來到長安留學。