日軍稍事整頓，繼續北進。守臨津江之朝鮮軍隊，暫時使日軍進攻受阻。日軍佯裝後撤，誘朝軍走出工事，然後迅速反擊將之擊敗。守大同江之朝鮮軍隊，竟坐視日軍徒步安然過江，不敢發一矢。隨後開城、平壤相繼失陷。僅兩個月零兩天，朝鮮“浹旬之間，三都失守，八方瓦解”，三都（王京漢城、開城、平壤）十八道全部陷落，兩個朝鮮王子被俘，朝鮮國王李昖逃到義州。處在絕望中的李昖忙派使臣向明朝求救。（按：朝鮮關於這段敘述時，用了這樣的話，“因朝鮮人民奮起抵抗，日軍進攻暫告停止。”三都十八道都給占了，當然沒什麼地方可進攻的了。）
豐臣秀吉看到侵朝戰爭進行得如此順利，欣喜若狂。五月二十六日，豐臣秀吉製定了征服朝鮮及明朝的計劃二十五條，其中幾條為：“高麗都城已於（五月）二日攻克，所以，近期內需迅速渡海……此次如能席卷大明，當以大唐（明朝）關白之職授汝（指豐臣秀吉的侄子豐臣秀次）。宜準備奉聖駕於大唐之京城，可於後年行幸，屆時將以京城附近十國，作為聖上之領地。諸公卿之俸祿亦將增加，其中下位者將增加十倍，上位者將視其人物地位而增。……任汝（指秀次）為大唐關白，以京城百國之地封汝。日本關白一職，將視大和中納言與備前丞相二人情況，擇任之。”
六月三日，豐臣秀吉下達了進攻明朝的命令。他煽動說：“如處女之大明國，可知山之壓卵者也，況如天竺、南蠻乎？”豐臣秀吉把明朝比作任“猛漢”日本宰割的“處女”，可謂狂妄到了極點。侵朝日軍將領也被一時的勝利衝昏了頭腦，日將鍋島直茂請求豐臣秀吉把明朝大片領土賞封給他，戰國名將伊達政宗寫下了這樣的狂言：“何知今歲棹滄海，高麗大明屬掌中。”日本對朝鮮的大舉入侵，大大地震動了明朝。兩個多月以來，明廷上上下下就是否應出兵援助朝鮮，爭論不休。不少朝臣認為朝鮮太過無能，即使援助，也是”扶不起的阿鬥“而以兵部尚書石星為首的主戰派則認為應禦敵於國門之外，就在群臣爭論不休的時候，一直不出來的萬曆皇帝卻在這個時候站了出來，一錘定音：宜速救援！
由於一開始過分的輕視日軍的實力，明初最初隻派了一支偏師前往朝鮮。萬曆二十年（1592年）七月，明朝派遼東副總兵祖承訓率騎兵三千出征，誤中日將小西行長誘敵之計，冒進進入平壤，隨即陷入巷戰，被七百名日軍火繩槍手連番伏擊，騎兵和火銃力無法發揮出來，結果全大多數陣亡，隻有祖承訓等寥寥幾人逃回。消息傳來，明廷好像炸開了鍋一樣，群情激昂。此時主戰派也罷，主和派也罷，紛紛要求明朝出動大軍遠征朝鮮。明神宗命宋應昌為經略，總領抗倭事宜；急調陝西總兵李如鬆（名將李成梁之子）入遼，為東征提督，總體負責軍事。明朝從全國範圍調集了4萬精銳。這支軍隊的主要構成如下：遼東精騎1萬；宣府、大同各選精騎8千；薊鎮、保定各選精銳步兵5千；江浙步兵3千。四川副總兵劉綎率川軍5千，做為後續部隊向朝鮮進發。
遼東、宣府和大同共2萬多輕騎兵主要是用來突擊，備有輕甲、馬刀和長矛，同時也備有火銃鎮、保定的步兵則來自明軍的神機營，以火銃槍和火炮為主要武器。江浙兵擁有豐富的抗倭經驗，熟悉戚繼光傳下的鴛鴦陣。劉綎的川軍多年來一直與西南夷族作戰，山地作戰經驗豐富。這4萬軍隊在宋應昌和李如鬆的率領下，浩浩蕩蕩的跨過了鴨綠江，開進了朝鮮。萬曆二十一年（1593年）一月五日，大軍進抵平壤城下。平壤城易守難攻。東有大同、長慶二門，南有蘆門、含毯二門，西有普通、七星二門，北有密台門，有牡丹峰高聳，地形險要。當時日本守軍為小西行長的第一軍全部，第二軍一部，以及部分新軍（朝奸部隊），共2萬3千人，配備了火繩槍等火器。一月八日晨，平壤之役打響了。隨著主帥李如鬆一聲令下，金鼓聲大作，喊殺聲四起，明軍開始攻城。明軍勁弩齊發，巨炮齊轟，一時火焰蔽空，震天動地。日軍火繩槍雖然略優於明軍火銃日軍卻沒有明軍威力強大的火炮。明軍火炮射出的鉛彈不斷落入敵陣，給日軍造成很大殺傷。日軍戰鬥力非常頑強，拚命死守，火器兵手執火繩槍雨點般射向近距離攻城的明軍。明軍略微受阻，後續攻擊部隊繼續攻城。
當時戰況十分慘烈，神機營參將駱尚誌冒險登城，腹部被滾石擊中，仍然挺立不退。年近60的老將吳惟忠，胸部中彈，猶自大呼督戰。李如鬆的坐騎被敵火繩槍手擊斃，李如柏的頭盔中彈，兄弟二人都置之不顧，愈戰愈勇。主將如此奮勇，何況士卒！祖承訓率領的明軍率先突破城南的蘆門。日軍一直以為蘆門方向的是戰力很弱的朝鮮軍，因而沒有重點部署兵力。直到近距離時，日軍才發現這是偽裝為朝鮮軍的明軍，但此時明軍手中的火銃開火，日軍紛紛倒下，開始敗退，蘆門被明軍攻破。
接著含談門、普通門、七星門、牡丹峰也相繼被明軍攻占。小西行長一看大勢已去，率領殘兵退守城北一隅風月樓。入夜，日軍自東南方向突破，渡過大同江向王京退卻。沿途早有李如鬆部署的李寧和查大受伏兵等候，一陣掩殺，擊斃數百日軍。平壤的收複有著相當大的戰略意義，整個朝鮮半島的戰爭形勢就此逆轉。平壤之役是很典型的攻堅戰，頗具近代化戰爭的特征。此役中明軍有非常傑出的表現。首先明軍以優勢兵力和火力主攻城西，另以奇兵偽裝成朝軍強攻城南，這種部署完全出乎日軍的意料之外。其次，城東給日軍留出退路，使得日軍無死守之誌。再次，明軍動用了當時在世界上比較先進的火炮，給日軍以極大的殺傷和震撼。明軍攻城時，曾有日將大友義統率領一支部隊來增援小西行長，結果被明軍震天動地的炮聲所嚇阻，不戰而退。