面对高宗撤军的命令，他拿出“将在外，君命有所不受”的勇气，对全军演讲：
且人臣进思尽忠，有死无贰，公家之利，知无不为。主上欲吞灭高丽，先诛百济，留兵镇守，制其心腹。虽妖孽充斥，而备预甚严，宜砺戈秣马，击其不意，彼既无备，何攻不克？战而有胜，士卒自安。然后分兵据险，开张形势，飞表闻上，更请兵船。朝廷知其有成，必当出师命将，声援才接，凶逆自歼。非直不弃成功，实亦永清海外。今平壤之军既回，熊津又拔，则百济余烬，不日更兴，高丽逋薮，何时可灭？且今以一城之地，居贼中心，如其失脚，即为亡虏。拔入新罗，又是坐客，脱不如意，悔不可追。……唯宜坚守观变，乘便取之，不可动也。④
意思是现在撤军前功尽弃，不仅高丽难灭，百济死灰复燃，连我们自己能否安全撤回国也是个问题，面对困难，我们要知难而上，用“成功”来说服皇上，让他继续派出援军。全军被他感动，决心留在百济继续作战。
事实证明，刘仁轨还真是个帅才。在白江口战役中利用敌人的骄狂，兵分两翼诱敌深入，借助江口地形以少胜多，经过艰苦的战斗终于大败日本、百济联军，四战四捷，日军战舰四百余艘被唐军纵火焚毁，浓烟遮天蔽日，日军主将阵亡，士兵伤亡十分惨重，据说海水都变成了红色。这是历史上有记载的中日第一次战争，中方取得了压倒性的胜利。日军狼狈逃离朝鲜半岛，举国上下惶惶不可终日，以为刘仁轨一定会来报复攻打日本本土，于是在对马岛、壹岐岛、筑紫国等地紧急构筑大批城防和烽火台。不过刘仁轨还真没那个闲心去日本泡温泉。此战后百济彻底灭亡，从而为后来消灭高丽打下了一个雄厚的基础。所以说，刘仁轨绝对是个很有才干的人，对国家有大贡献，后来官拜宰相。
可是这人毛病也不小，首先他比较滑头，前面告贪官那件事，也能体现他的这个特点，自己不出头，想把狄仁杰当枪使。其次这个人人际关系差，比如他和亲弟弟都搞不到一起去。他当官，他弟弟刘仁相在家务农，两人关系势同水火，有人劝他弟弟求哥哥照顾一下，免除徭役负担什么的，当时五品以上官员的亲属有这个特权，但是他弟弟不干，说了这么一句话：“我不愿意在狗尾巴底下乘凉！”你看看这关系处的。刘仁轨在朝里对头也多，其中有一个就是宰相李敬玄（唐朝是多宰相制，目的是避免宰相权力坐大），听说吐蕃进犯，刘仁轨在皇帝面前推荐李敬玄带兵打仗，这是使坏，是想让李敬玄丢人，可是这也是损害国家利益啊，打仗是闹着玩的事情吗？无奈唐高宗这人很信任刘仁轨，真的委派李敬玄，李敬玄赶紧说：“臣是文臣，不会打仗。”高宗说：“刘仁轨推荐你，你就去，他就是要朕去，朕也得去！”李敬玄没办法，率领着18万大军上了青藏高原。
一上高原，唐军和吐蕃在青海湖附近打起来了。李敬玄果真不是个打仗的材料，前锋刚刚有一点挫败，他就吓得撤军，吐蕃军队在后面紧追不舍。眼看着唐军要全军覆没了，幸亏有将领挺身而出，召集500人的敢死队夜袭吐蕃。黑暗之中吐蕃人一时间也不知道唐军有多少人，陷入混乱，这样唐军大部队才得以逃脱。
