从万历二十六年二月起，大明的人员、装备、物资源源不断从辽东、北直隶、天津、山东沿水、陆两线运往朝鲜。六月，神宗调广东总兵童元镇去浙江，刘铤的一万川军二次来到朝鲜，七月副总兵陈璘率广东水师五千人，副将陈蚕、邓子龙率浙江水师八千人，外加琉球水军一百人，乘三百艘战舰从浙江出发。陈璘水师与李舜臣水师会师古今岛，随即封锁济州海峡，并派出战舰前往对马与釜山之间巡曳。
八月十八日，丰臣秀吉病逝于伏见城，临行前留下诗句：随露珠凋零，随露珠消逝，此即吾身。大阪的往事，宛如梦中之梦。秀吉死后，德川家康和前田利家召开会议，商量从朝鲜撤军一事。但此时各路明军已经抵达朝鲜，陈璘、李舜臣的水师停靠在朝鲜的西南海岸，如果日军仓促撤军会被明军发现，所以，德川和利家的意思是朝鲜东岸的日军先去釜山集合，再等船回国，西海岸的日军等东部日军撤离后，再去巨济岛集结，候船回国。丰臣秀吉逝世的事情，日本方面严格封锁消息，只限在朝的极个别将领知道，日军仍然摆出一副要与明军决战的态势。
九月，各路大军云集朝鲜，明军的装备、粮草、物资、弹药已经补发完毕，此时聚集在朝鲜的水路明军已达七万，加上三万朝鲜军队，整个明朝联军已达十万人。在朝日军为六万人，其中水军一万人。兵部尚书邢玠坐镇汉城，拟分兵三路进攻日军据点，东路由麻贵率领二万明军和五千朝军进攻蔚山，中路由董一元率领二万明军，朝鲜都元帅权慄率朝鲜军一万进攻泗川的岛津义弘部，西路军由刘铤率领明军一万五千人，朝鲜五千人进攻顺天的小西行长部。
由于前次蔚山会战明军集中兵力攻击一点，导致明军丧失了空间机动性，被日军的援军合围，所以此次采取分兵的措施。
九月二十二日麻贵率大军二次抵达蔚山新倭城，此时倭城内的兵源已得到补充，城墙也经过修补，麻贵发起了几轮攻击也不得手，便将军队驻扎在外围，监视着蔚山倭城。
中路军的战况激烈，九月二十八日夜里，攻击泗川老城的战斗打响，很快老城被破，日军全部退到了海边的新倭城。九月三十日凌晨，明朝联军开始对泗川新城发动攻击，战斗一直进行到十月二日，明军依靠几门大将军炮将泗川新城轰塌，明军一片欢呼，正在这个时候其中一门炮发生炸膛事故，连带周围的炮弹全部被点燃，接连的爆炸声响个不停，明军被这突如其来的变故搞得不知所措，这时候，几千日军端着倭刀冲了出来，明军慌忙撤退，被杀者甚多。从蔚山会战和泗川攻击战可以看出，明军应对突发事件的能力很差，因为万历朝的军事组织已经跟国初不一样了，都是各地的私家兵拼凑在一起，各方语言都不通，更别说有效的协调。
东、中两路军都是无功而返，西路军的进击也不顺利，小西行长的顺天倭城也是里外三层，修的高且大，从九月二十一日开始一直到三十日，刘铤的军队一直在外围攻击。刘铤的川军成份较复杂，有苗兵、暹罗兵、天竺兵、得愣兵、缅兵，还有上次投降的一千多名日军，刘铤将他们编成倭兵营，而彭信古的军营中还有葡萄牙人卖到澳门的黑人，彭信古将这些黑人编成黑兵营，这些黑人精通火器制造。
十月一日，陈璘、李舜臣的水师抵达顺天海湾，战船也开始对顺天倭城进行了炮击。刘铤害怕陈璘抢功，让他不要多管闲事，陈璘生气的离开了。眼看其他两路明军都撤了回去，十月六日刘铤撤回了南原。
从这次的三方攻击可以看出，倭城实难拿下，三方都在自保，并不想做无畏的消耗，明军还是想让日军自行退去。明军的秋季攻势既然结束，在朝日军开始准备回国，蔚山倭城的日军趁麻贵回师庆州之际，大部分撤到了釜山，剩下的日军被得到消息的麻贵赶来斩杀掉。
十一月，釜山海边聚集了两万日本士兵，快要回国了，这些日本兵高兴的欢呼、跳跃、拥抱，德川家康派来接人的大船已经在夜色中徐徐驶来。与此同时，由于顺天外海被联军的水师封锁，小西行长无法撤退，便向泗川的岛津义弘求救，颇讲义气的岛津义弘纠集一万五千兵马，分乘五百艘船通过露梁海峡前去救援行长。
万历二十六年（1598年）十一月十九日露梁海战开始，经过一整天的海战，日军大部分船只被击毁、击沉，岛津义弘、立花宗茂、宗义智带着几十艘船逃了回去，李舜臣、邓子龙战死，正当露梁海战激烈的时候，小西行长将自己的大部分士兵留在顺天倭城，自己带着少部分人逃了回去。而此时泗川倭城还有几百名不愿撤离的日军在坚守，城破后，这些士兵有的被杀，有的跳海自杀。
当刘铤二次来到顺天倭城的时候，虽然小西行长已经撤离，但城内还有数千日本士兵，刘铤的二次攻击仍然不顺利，此时结束露梁海战的联军水师开始登陆，帮着刘铤进攻顺天倭城。城破后，大约有数千日本士兵和日本劳工做了俘虏，大概明军将这些人就地处理掉了。
到了此刻，历史七年的朝鲜战争终于结束，整场朝鲜战争明军阵亡二万八千人，朝军阵亡五万人，日军阵亡八万人，另外，日军冻死、饿死、病死、投降者、逃跑者近两万人。
万历二十七年（1599年）四月，东征军在邢玠、麻贵的率领下开始回国，宣宗和朝鲜文武大臣还有百姓一直送明军到平壤，留在朝鲜的最后一万人马于万历二十八年八月返回国内。
东征军既回，神宗在午门举行授倭俘仪式，中官念完诏示后，将在押的六十一名日军俘虏押往西市斩首。
万历年间的这场战争是统一后的日本在自认为实力不错的情况下对海外的第二次试探，但由于一些技术上的原因最终以失败而告终，此后在德川幕府的影响下日本迎来了三百年的闭国期，为了不招惹那个庞然大物，他们拒绝跟外界的一切交往，但到了19世纪，在西方的坚船利炮，他们的大门被强行扣开，这才在明治天皇的努力下实行自上而下式的改革，迅速进入现代化的日本开始了对海外的第三次试探，虽然折腾了半个世纪，但最终还是以失败而告终。这也说明小国的崛起快，但衰落也快，相反，大国崛起慢，但衰落的也慢。无论是大秦帝国、大英帝国还是后来的日本，都能够依靠强势人物通过自上而下的变法而迅速强大起来，但当那个小国统一了中国后，任何的自上而下的变革统统归于失败，只有依靠底层民众进行自下而上的变革才能够推动历史前进，使帝国重新换取新生。
16世纪晚期的这场战争日本失败的原因是两方面的，一是没有强大的水军控制制海权来保证后勤的运输，二是在骑兵和火炮时代，日本的军事战备显得单调而落后，如果是跟草原上的对手硬碰，结果可能更糟糕。而这个时代的明朝早已经不是洪武、永乐那个时代，大约从宣德以后，明朝已经不敢跟草原上的那个对手硬碰硬，只能打墙防守，而万历年间对外藩的这场胜利只能看作疲弱王朝下的一种惯性辉煌。
除此之外，对于丰臣秀吉发动这场战争的原因，除了对外征服外，其背后也明显隐藏着深深的经济原因，跟也先、俺答、皇太极或者中英鸦片战争一样，丰臣秀吉也带有以战逼和，以战逼贸易的目的，但帝国物产丰饶、自给自足，它当然理解不了这些事情。无论如何，帝国依靠这种惯性辉煌抵住了这次外来文明的干扰，继续坚持了它那顽固的闭关锁国梦想，但到了17世纪中期，或者19世纪中期，在这种惯性辉煌停止下来的时候，已经没有那么好的运气了。