永徽五年（660年）潤四月，高宗宿在萬年宮，丁丑那天下大雨，午夜山洪暴發，衝突玄武門。守城士兵被滔滔洪水驚嚇，丟下城門不管，四處奔逃。薛仁貴登上城門一邊高呼宮內避水，一邊說：“如今皇上都危急了，臣子還能怕死嗎？”高宗從夢中驚醒，登高避水，方得平安無事。高宗、武昭儀稱讚薛仁貴忠勇，更加推重他。
顯慶五年（660年）。百濟攻新羅，高宗、武后詔令薛仁貴等與戰，兩軍在橫山大戰，打敗了高麗大將溫沙門，取得了勝利。而唐軍主力十萬由神邱道行軍大總管統帶，討伐百濟。蘇定方於同年八月在山東城山渡海至朝鮮半島，與百濟軍隊戰於熊津江口，大敗百濟軍。蘇定方揮師追擊，直抵其都城固麻。兩軍又於城下大戰，百濟全軍敗績，百濟王義慈與太子隆逃至固麻以北的一個小城。蘇定方追至城下，迫其五部、三十七郡部眾全部投降，唐朝在百濟置熊津等五個都督府。
蘇定方押著義慈父子獻俘於朝廷。同年十一月戊戌，高宗、武后登上則天門接受俘虜，又當場釋放，表現了赫赫的大國風度。使唐太宗征服朝鮮半島的願望初步得到實現。
龍朔元年（661年）三月，高宗在勝利的衝動下想效法父皇，親征高麗。此時，高麗軍隊包圍了郎將劉仁願留守的原百濟都城。武后見高宗身體太差，勸阻欽徵，連當時的戰事，也由武后親自佈置指揮了。派檢校劉仁軌率部入朝，往救劉仁願。
劉仁軌是唐初宿儒名將，博學多才。戰前他發出誓言：“此去掃平東夷，頒大唐正朔於海表”入朝迅速解了劉仁願之圍，於熊津口結陣。隨後，西路軍主帥蘇定方率軍入朝，連戰皆捷，遂圍平壤。高麗統帥蓋蘇文率數萬軍隊堅守鴨綠江，與唐軍任雅相等軍交戰，曾敗高麗軍。但因任雅相病歿軍中，蘇定方久圍平壤不下，武后再命回師。僅留劉仁軌、劉仁願駐守熊津口。
尤朔二年七月，百濟殘軍再叛，並向日軍請表援軍進攻仁軌、仁願軍。兩軍戰於白江，四戰唐軍皆勝，燒燬日本戰船四百艘，百濟同日本聯軍大敗，仁願歸國。仁軌在百濟統計戶口、恢復生產，立唐社稷。百濟人大悅，全境各安其業。仁軌率士卒在百濟屯田，積糧備戰，準備經略高麗。
與此同時，西路回紇乘唐用兵朝鮮而犯西北邊疆。武后與高宗商後派武衛大將軍薛仁貴等出兵征討，仁貴仍驍勇異常。兩軍交鋒，他騎在馬上張弓近逼敵軍大營，向敵人前軍將校發射，連發連中。敵軍喪膽後退，仁貴揮軍追趕，兩萬餘敵軍盡被逼下峭壁摔死。軍中唱曰：“將軍三箭定天山，壯士長歌入漢關。”＇《資治通鑑》，卷200，龍朔二年三月。＇
回紇部平，唐朝在其部立雲中、安北都護府。仁貴班師回朝，武則天親自接見了他。後仁貴再度出師高麗，被武則天授威衛大將軍，加封平陽郡公。
乾封元年（666年）五月，高麗統帥蓋蘇文死，內部發生變亂。武后認為這是平定朝鮮的大好機會，便派兵東征。經過選擇，乃派契苾何力、龐同善、高侃、薛仁貴等幾位大將軍，各帶人馬，分路進發，決定一舉平定。
李勣已是76歲的老將，他也決定在有生之年為國立最後一功。他率部直抵高麗之新城，此城乃高麗西部重要舉事據點。他命軍隊登上城廂高山，俯瞰發箭，城守軍官懼怕，開城投降。隨後催軍急進，連下高麗十六城。薛仁貴在這些城鎮的攻佔中尤為驍勇，戰功卓著。
總章元年（668年）二月，薛仁貴僅率三千人馬進攻扶余城，與該城守軍萬餘人大戰，一戰大大捷，周圍四十餘城聞薛仁貴之名，盡開城請降。
李勣聞之，派隨軍侍御史賈言貴向京告捷。武后和高宗問戰事情況，要言忠說：“高麗必平。”問曰：“卿何以知之？”對曰：“隋煬帝樂徵而不克者，人心離怒也。先帝東征而不克者，高麗未有釁也。”還說，如今國家富強，陛下聖明，將帥盡力，高麗內亂，所以克高麗的日子不會長了。武后和高宗問軍中諸將的情況，對曰：“薛仁貴勇冠三軍；龐同善雖不善鬥，而將軍嚴整；高侃勤儉自處，忠果有謀；契苾何力沈毅能斷雖顧忌前，而有統御之才；然夙夜小心，忘身憂國，皆莫及李勣也。”＇《資治通鑑》，卷201，總章元年二月。＇高宗和武后聽了，深信其言。從賈言忠的分析，可以看到武后、高宗知人善任，對將領的排程甚為得當，這是當時取得軍事勝利的關鍵。
扶余等城下，李勣揮諸軍包圍平壤。月餘，敵軍無力再戰，遂開城投降。
總章元年十月，唐軍勝利回長安。十二月，高宗、武后在龍首山的含