10月21日，唐羅聯軍開始圍攻百濟叛亂髮源地任存城，但守將遲受信抵抗頑強，唐羅聯軍連續圍攻一個月也沒能破城。
大唐高宗皇帝的聖旨到達，要求新羅與百濟王子扶余隆盟誓，但新羅方面以百濟局勢尚未平息為由，拒絕，並於11月4日班師回國。
新羅真正想做的，是利用百濟亂局未定的局面進行反唐鬥爭，繼續兼併該國領土，它不願意在任存山這根難啃的骨頭上再花精力。
接下來，唐軍獨自面對百濟殘部據守的最後一道堡壘任存城。
任存城為一座山城，石頭堡壘四周又有大柵，被百濟叛軍經營多年，兼借地勢之險，可謂固若金湯。
但是在這一戰局膠著之時，唐軍方面成功招降了在任存山一帶割據的黑齒常之及其別部將領沙吒相如。
劉仁軌再次做出大膽決斷，讓剛剛歸降的原百濟將領黑齒常之、沙吒相如二人各率其子弟兵反攻任存城。但孫仁師將軍表示反對，他對黑齒常之持懷疑態度，擔心其再次反叛。 。 想看書來
八 中日千年第一戰（5）
劉仁軌將軍的政治智慧與知人善任再次得以彰顯，他認為黑齒常之與沙吒相如本是忠勇有謀、敦信重義之人，“曏者所託，未得其人”，如今，正是其感激報效之時，完全可以放手任用。
在劉仁軌看來，黑齒常之的叛亂，完全是蘇定方的不良舉措造成的。
在此關鍵時刻，劉仁願果斷採納劉仁軌的方案，起用沙宅相如、黑齒常之，併發給他們糧草和兵器。
劉仁軌的信任和理解使黑齒常之非常感動，二將不負所望，在短時間內順利拿下任存城。城中百濟守將遲受信拋妻棄子，隻身逃往高句麗。
黑齒常之後來成長為大唐王朝著名的軍事將領，二十年後在武則天時代因破後突厥受封燕國公。百濟戰後，他被召回，戎馬半生，身經百戰，長年經營西域，敗突厥、制吐蕃。不幸的是，在武則天恐怖政治時期未能身免，在獄中自縊而死，終年六十歲。
至此，大唐百濟之亂完全平叛，前後歷時三年零三個月。
熊津道行軍大總管孫仁師、熊津都督府都督劉仁願將捷報送回長安，同時也將雞林州都督新羅王金春秋拒絕與熊津州都督百濟王子扶余隆結盟之事稟報。
大唐高宗在欣喜之餘也開始預感到半島局勢的不夠明朗。在他的直接壓力之下，新羅方面與扶余隆勉強盟誓。
公元665年（唐麟德二年），在劉仁願的主持下，雞林州大都督新羅王金法敏與熊津都督扶余隆在熊津城築壇盟會，在表面上實現了將新羅與百濟納入大唐的雞林州與熊津州兩個羈縻州的和平體系之中。
平定日本支援下的百濟叛亂之後，唐高宗任命百濟國末代王子扶余隆為熊津都督，並詔劉仁軌將兵鎮守百濟，孫仁帥、劉仁願還朝。由於扶余隆不願赴任，劉仁軌轉任檢校（代理）熊津都督，暫時成為大唐在百濟的最高軍政長官。
大唐氣象之所以在高宗時期得以延續，並承前啟後，從劉仁願將軍歸朝之後發生的一件事情中我們可以得出其原由。
劉仁願回到京師之後，高宗皇帝問他：“卿在海東，前後奏事，皆合機宜，復有文理。卿本武人，怎能有這般的本事？”
劉仁願不可能不清楚，前方大捷回京面聖之日，也是論功受賞之時，但他卻這樣答道：“此皆劉仁軌所為，非臣力所能及也。”
高宗皇帝很高興，遂加劉仁軌六階官，並正式授之為帶方州刺史（此前為檢校帶方州刺史，即代理），還在長安城裡為其建造了一處大房產。劉仁軌的妻、子也都得到了賞賜，遠在海東之地的劉仁軌在不久之後還將受到上諭嘉獎。
站在一旁的上官儀說了句公道話：“仁軌