刘仁轨多次上书，说明时节风浪过大，强行渡海极易船毁人亡，请求暂缓航运，等待平稳天气，奏疏尽数被李义府扣押，不予上报。迫于朝廷军令，刘仁轨只能下令船队出海，不出预料，海上突遇狂风，大量运粮船只倾覆沉没，粮草军械损失惨重。
船队失事消息传回长安，李义府第一时间将全部罪责推给刘仁轨，向高宗弹劾他贻误军机、损耗军资，请旨严惩。盛怒之下，高宗免去刘仁轨所有官职，贬为白衣平民，勒令他随军出征，以普通士兵身份前往辽东效力。
半生勤勉为官，从县尉做到刺史，一朝遭权相构陷，沦为底层小兵，已是五十八岁的刘仁轨，满头白发，背着行囊随军渡海，旁人都觉得他此生再无翻身机会。军中不少官员曾受过李义府恩惠，刻意排挤羞辱他，行军、驻守粗重杂役尽数分派给他，刘仁轨从未抱怨，默默承受所有委屈，一边随军观察辽东、百济山川海域地形，一边研读水军作战、海外治理相关典籍。
旁人只看见他落魄潦倒，却不知这段随军低谷岁月，成为他日后平定百济、打赢白江口之战最重要的积累。
他走遍辽东海岸线，记录海水潮汐、季风规律、港口地势，观察水师战船优劣，思索跨海作战、海岛安抚之策，心中渐渐搭建起一套完整的海外治理与水军作战体系。
苏定方率军一举攻破百济都城，平定百济全境，朝廷在百济旧地设立熊津都督府，留下郎将刘仁愿驻守府城。大军班师回朝后，百济残余势力卷土重来，勾结倭国援军，大举围攻熊津府城，刘仁愿被困城内，粮草耗尽，孤立无援，数次向长安递送求援文书。
此时原本担任熊津都督的王文度渡海途中病逝，朝中无人愿意远赴海外蛮荒之地镇守，高宗想起随军效力、熟稔东海海域的刘仁轨，下旨恢复他部分职权，以白衣身份检校带方州刺史，统领一支兵马渡海，驰援被困的刘仁愿。
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接到诏令那一刻，年过花甲的刘仁轨没有丝毫迟疑，即刻整顿兵马、筹备战船粮草，扬帆驶向百济。彼时朝野上下，没人看好一个被贬谪的花甲文官能平定海外叛乱，所有人都以为，这不过是朝廷无人可用的权宜之计，可谁也想不到，一场震动东亚千年的海战，即将由这位白发老者亲手开启。
渡海抵达百济熊津，眼前景象满目疮痍。战乱过后，城池残破，路边随处可见无人收敛的尸骨，百姓流离失所，农田荒芜，村落十室九空，百济残余叛军四处劫掠，百姓惶惶不可终日。刘仁轨与刘仁愿合兵一处，数次出击，击溃城外包围府城的叛军，暂时解除围城危机，可危机远未消散。
苏定方主力大军早已撤回大唐，百济全境数十座城池大半重新归附叛党，高句丽与倭国源源不断输送兵力支援百济叛军，唐军留守兵力仅有数千人，粮草补给依靠千里海运，时常遭遇风浪阻断，孤立无援，处境岌岌可危。不久，高宗传来一道圣旨：平壤围城大军撤军，熊津孤城难以长久坚守，令刘仁轨、刘仁愿率领所有将士，即刻渡海返回大唐。
圣旨下达，全军将士欢声一片，常年驻守蛮荒海外，战事不休、水土不服、补给短缺，人人早已归心似箭，只想早日回到中原故土，没有人愿意留在危机四伏的百济。众将纷纷进言，恳请遵从圣命，即刻拔营返航。
就在所有人都一心西归之时，刘仁轨当众提出反对意见，一席话让全军将士安静下来。他援引《春秋》大义，直言大夫出使境外，但凡能安定社稷、为国谋利之事，便可自主决断，不必拘泥临时诏令。当下放弃百济，后患无穷：百济残余势力、高句丽、倭国三方互通声气，一旦唐军撤离，三方迅速结成同盟，整合朝鲜半岛全部势力，日后再想平定，要付出十倍百倍代价，中原边境将永无宁日。
眼下唐军虽兵力单薄，但只要安抚百济百姓、整顿城防、屯田积粮，联合新罗兵马，稳步蚕食叛军城池，完全可以守住这片土地；若是此刻放弃，多年东征战果尽数付诸东流，耗费无数钱粮、将士鲜血换来的平定局面瞬间崩塌。
一番分析条理分明，利弊清晰，可将士依旧满心抵触，海外苦战多年，无人愿意继续留守。刘仁轨没有强硬逼迫，转而安抚全军，许下承诺，只要稳定局势、打通补给线，定会向朝廷请求轮换将士，同时着手改善驻军生活。他一边耐心劝说众将，一边立刻推行安民举措，稳定百济本地民心。
战乱留下遍野骸骨，他率先下令士兵收敛无主尸骨，统一安葬祭祀，安抚亡魂；登记残存百姓户籍，重建村落划分，设立基层官吏管理；修复道路桥梁、堤坝水塘，疏通灌溉水系；大力劝课农桑，分发种子农具，赈济贫苦孤寡，赡养无依老人孤儿；在百济旧地设立大唐社稷，颁布大唐历法，让当地百姓知晓大唐法度与文明。
以往唐军驻守，多有士兵劫掠百姓财物，激起民众抵触，刘仁轨严令全军，但凡骚扰平民、抢夺物资者，一律军法处置。短短数月，百济境内风气大变，原本敌视唐军的百姓渐渐放下戒备，主动送来粮食物资支援守军，不少百济青壮年自愿加入唐军，一同讨伐叛党，民心彻底倒向大唐。
与此同时，刘仁轨整顿水师，修缮战船，训练水军，记录百济近海每一处水道、浅滩、风口，绘制完整海图，日夜操练水战攻防战术，预判倭国水师必然大举来援，提前做好全方位备战准备。
叛军首领扶余丰自知仅凭自身兵力无法驱逐唐军，派遣使者远赴倭国，请求大举出兵相助。倭国君主野心勃勃，意图借此次机会掌控朝鲜半岛，派遣四万两千大军，打造上千艘战船，横渡东海，驰援百济叛军，两军会师于白江口，准备合力围剿唐军。
消息传入熊津军营，众将大惊。唐军水陆合计仅有一万三千余人，战船一百七十艘，倭军兵力、战船数量均是唐军数倍，敌我差距悬殊，不少将领心生怯意，建议退守城池，等待中原援军。
六十三岁的刘仁轨站在江边，望着江面潮水，镇定安抚众将，精准点破倭军水师致命短板：倭国战船体量狭小，工艺简陋，士兵水战战术粗糙，大军拥挤在狭窄水道，船只密集难以调度，一旦遭遇火攻，必然大乱；唐军战船高大坚固，配备投石机、重型床弩、撞角、火箭，装备全面，士兵常年海上操练，水战经验充足，占据绝对装备优势。敌军看似人多船多，实则是天然的破绽，此战非但不可退守，更要主动出击，在白江口拦截倭军主力，一举击溃，永绝东海后患。
下定主动决战的决心，刘仁轨制定水陆协同作战计划：孙仁师、刘仁愿联合新罗国王，率领陆路大军进攻叛军重镇周留城；自己亲自统领全部水军、运粮战船，沿熊津江直抵白江口，水陆两军配合，阻断倭军水上退路，合围敌军主力。