唐朝任用高句丽贵族对安东都护府潜心改造下，安东都护府迎来了十年稳定发展的黄金时期。然而，这种平稳的局面因为营州之乱的突然爆发而彻底改变。
万岁通天元年（696）夏，持续的高温、干旱天气大范围袭击东亚大陆，受这次恶劣天气的影响，契丹地区出现大面积饥荒。作为执掌契丹羁縻事务的营州（治今辽宁朝阳境内）都督赵文翽既没有采取有效的赈济措施，也没有着手预防突发性事件，最终激起营州之乱。《资治通鉴》万岁通天元年夏五月壬子条记载：
营州契丹松漠都督李尽忠、归诚州刺史孙万荣举兵反，攻陷营州，杀都督赵文翽。尽忠，万荣之妹夫也，皆居於营州城侧（傍）。文翽刚愎，契丹饥不加赈给，视酋长如奴仆，故二人怨而反。……尽忠寻自称无上可汗，据营州，以万荣为前锋，略地，所向皆下，旬日，兵至数万。
五月二十五日，唐朝“命鹰扬将军曹仁师、右金吾大将军张玄遇、右武威大将军李多祚、司农少卿麻仁节等二十八将讨之”。唐军的纷至沓来、营州粮食短缺，已经不允许叛军在营州地区继续发展壮大。从叛军的动向看，除了一路叛军由李尽忠、孙万荣率领叛军主力南下幽、冀地区（以下称“南下叛军”）之外，一路叛军流窜到安东都护府统治地区（以下称“东逃叛军”）。
随着东逃叛军的到来，营州叛乱迅速向安东都护府地区扩散。从营州进入安东都护府地区的大路有三条：一是经汝罗城（今义县开州城村东、大凌河西的老君堡一带）走襄平南道渡辽河至辽东郡（今辽宁辽阳）为南道；二是过怀远镇（今辽宁北镇）东渡辽河走襄平北道至国内城（今吉林省集安）为中道；三是经通定镇（今辽宁新民以北）渡辽河再折向东南到新城（今辽宁抚顺北）为北道。从战事的发展态势来看，叛军东进走的是第三条路线。
新城是安东都护府的治所，又是安东都护府的西北屏藩，其战略地位不言而喻。安东都护府在新城地区积极组织防御力量，以遏制东逃叛军的攻击势头。新城的得失再次牵动着朝野上下的神经
但叛军久攻不下，于是将许钦寂押解至新城城下，令其说降。许钦寂出自安陆许氏，唐初名臣许绍的孙子，营州之乱爆发时任龙山军讨击副使，亲自督军和叛军战于崇州，结果兵败被擒。当时安东都护裴玄珪固守，许钦寂大义凛然地喊道：“狂贼天殃，灭在朝夕，公但励兵谨守，以全忠节，”遂壮烈赴死。武则天为了表彰许钦寂的气节，特授许钦寂长子许辅乾为海东慰劳使。许辅乾此行的目的，除了迎回父亲的灵柩之外，还代表朝廷慰劳安东将士。
万岁通天元年（696）九月，武则天任命建安郡王武攸宜为清边道行军大总管，主管河北道北部的平叛事务。万岁通天二年（697）正月，武攸宜与安东都护府通书信，通报了平叛战场的最新动向：
逆贼李尽灭（李尽忠）已死，营州饥饿，人不聊生，诸蕃首领百姓等，唯望官军……贼势穷蹙，去正月上旬，有妖星落孙万斩（孙万荣）营中，其声如雷，贼党离心，各以猜贰。天殃如此，人事又然，平殄凶渠，正在今日。大军即以二月上旬，六道并入，指期克翦，同立大勋，请公等训励兵马，共为掎角，开国封侯，其机在此，幸各勉力，以图厥功。
与此同时，东逃叛军在新城受挫后，转而进逼辽东城。辽东州都督高仇须率领数百将士出近接战，借助风向的改变，用火攻连破叛军十一阵，生获叛军一千人。武攸宜接到辽东州的露布后，立即驰奏朝廷。二月，武攸宜再通书信，对高仇须“体英伟之才，抱忠义之节，遂能身先士卒，为国讨雠……使国家无东顾之忧”之举给予了充分的肯定，并透露“营州士人及城傍子弟，近送密款，准待官军。某令将蕃汉精兵四十万众克取，某月日百道齐驱；分五万蕃汉精兵，令中郎将薛讷取海路东入，舟楫已具，来月亦发。”
为了配合薛讷渡海作战，各种供军物资已经事先汇集到登州。在监军御史范玄成推荐下，唐朝授王庆为登州司马、充南运使，负责将这些军需物资取登莱海道转输到辽东半岛。到圣历元年王庆“运停还任”，说明这次海运持续了一年左右时间。
据《为建安王与辽东书》载安东境内即有二万多叛军。薛讷所率五万蕃汉精兵的到来，无疑会使安东战场的力量对比发生明显的改变。东逃叛军为了摆脱覆灭的局面，开始由辽东城向东败退至磨米城，万岁通天二年（697）五月二十三日，东逃叛军在无力挽回败局的情况下弃杀高质、高慈父子。据《高慈墓志》记载：“（高慈）终于磨米城南”。这里特别指出的是，磨米城并不是这支叛军的历史终点。
当营州之乱进入尾声，东逃叛军已经无法挽回败局，被迫向东撤退。靺鞨人乞四比羽和粟末靺鞨人乞乞仲象、大祚荣父子作为这支叛军的核心人物，开始走向东北亚历史的前台。
营州之乱爆发的深层原因，实为北方少数民族对武周政权的不满和对李唐正朔的怀念。
其一、得国不正。唐太宗时，唐朝以意气风发、恢弘磅礴的天朝气势，及“爱华夷如一”的开明民族政策，赢得了北方少数民族的尊崇。唐太宗也被北方少数民族，尊奉为“天可汗”。被迁徙至营州的契丹、奚、靺鞨人，亦因受到唐朝的优抚，而感恩戴德。换言之，唐朝在北方少数民族心目中的威信和地位，是真刀真枪打出来得，诚心相待交出来得。可篡权夺政而来的武周政权，因先天不足，缺乏相应的威信和地位。故此，北方少数民族对武周政权，普遍存在不同程度的蔑视和反感。后东突厥汗国的默啜可汗曾向武周请求通婚，武则天命淮阳王武延秀前往突厥，娶默啜女为妃。默啜可汗得知，和亲者非李氏皇族，当即拘留迎亲的武延秀，怒曰：“我欲以女嫁李氏，安用武氏儿邪！此岂天子之子乎！”。又曰：“我突厥世受李氏恩，闻李氏尽灭，唯两儿在，我今将兵辅立之”。随后，默啜可汗打着“奉唐伐周”的旗号，大举入寇。武周命庐陵王李显统军十万迎战，闻李显亲来，默啜可汗遂退军北还。
其二、民族政策失当。“得国不正，致诸胡不服”，是武周政权与生俱来的缺欠。照理说，女皇武则天当扬长避短，尽力不要去刺激那些心存不敬的少数民族。可事实是，武则天更多依赖白色恐怖，来维系自身统治。而且，这种极端，很快蔓延至民族关系上。大批少数民族出身的李唐旧臣，因被武周视为异己，而遭到一干酷吏的疯狂迫害。西番酋长大将军阿史那斛瑟罗，险被酷吏来俊臣害死。一代名将黑齿常之，竟遭酷吏周兴污蔑而含冤自尽。上行下效，有了朝廷的政策导向，地方自然跟随成风。营州都督赵文翙肆意妄为、欺凌营州治下的诸胡，也就不足为怪了！正因武则天的政策失当，完全有悖于唐朝素来奉行的“华夷一体”、“恩惠抚和为主”的民族友好政策，进一步加深了北方少数民族对武周政权的敌视。
其三、人才凋零。武则天统治期间，杀人如麻，唐朝宗室几乎被屠戮殆尽！至于被杀害的文武大臣、州牧刺史更是不计其数。程务挺、黑齿常之、王方翼、李孝逸等一大批能征善战的武将，惨死于武则天之手。以裴行俭为代表的一批精于国事的文臣，也在武周的打压下，或抑郁而终，或潜于府邸不问世事。失去了这些名臣宿将，武周军队的战斗力，跌到了唐朝开国以来的冰点。这也是后突厥终能独立复国，李尽忠、孙万荣敢于公然叛乱的重要原因。
受以上三点的影响，营州之乱不可避免地爆发了。
