观二十一年（647年），刘仁愿任行军子总管，随英国公李勣征讨薛延陀，安抚九姓铁勒部落。回军后，改授右卫中郎将，依旧任内朝供奉。贞观二十二年（648年），刘仁愿再次任子总管，领军征战辽东高句丽，因事被免官除名。但不久又被授为右武卫神通府左果毅都尉。永徽二年（651年），唐高宗即位后，受命去铁勒抚慰，并频繁去辽东侦察敌情。永徽五年（654年），刘仁愿授葱山道行军子总管，随卢国公程知节征讨阿史那贺鲁，回师后跟从唐高宗巡幸洛阳。显庆元年（656年），迁左骁卫郎将，次年再次去铁勒抚慰。四年（659年）