宇文护刚接回母亲，本不想攻打北齐；但又怕违背和突厥的约定，引发边境新的祸患，不得已之下，征召北周二十四军、左右厢的散兵，以及秦、陇、巴、蜀等地的驻军，还有归降的羌人、胡人，共二十万人马。冬季十月初三，周武帝在太庙庭院授予宇文护斧钺（象征军事指挥权）；初六，亲自到沙苑慰劳军队；十二日，返回皇宫。
宇文护的大军抵达潼关后，派柱国尉迟迥率领十万精兵做前锋，直奔洛阳；派大将军权景宣率领山南的军队直奔悬瓠（今河南汝南）；派少师杨檦出兵轵关（今河南济源附近）。
周迪再次从东兴岭（今江西、福建交界处）出兵作乱。宣城太守钱肃镇守东兴，献城投降周迪。吴州刺史陈详率军攻打周迪，却被打得大败，周迪的部众又振作起来。
南豫州刺史、西丰脱侯周敷率领部下攻打周迪，到了定川（今江西临川附近），和周迪对峙。周迪骗周敷说：“我过去和兄弟你同心协力，哪会存心害你！现在我愿意认罪回朝，想通过兄弟你向朝廷表明心意，先请你出来和我结盟。”周敷答应了，刚登上盟坛，就被周迪杀死。
陈宝应占据建安、晋安两郡，在水路、陆路都修筑栅栏，抵抗章昭达。章昭达和他交战失利，就占据上游位置，命令士兵砍伐树木做成木筏，在木筏上安装拍竿（用于撞击敌船的武器）。恰逢天降大雨、江水上涨，章昭达放木筏冲击陈宝应的水栅，把水栅全冲毁了，又出兵进攻陈宝应的步兵。双方刚交战时，陈文帝派将军余孝顷从海路赶到，两军合力夹击。十一月初五，陈宝应大败，逃到莆口（今福建莆田附近），对儿子说：“早听虞寄的话，就不会落到今天这步田地。”章昭达追击并活捉了陈宝应，还擒获了留异和他的同族党羽，把他们押送到建康斩首。留异的儿子留贞臣因为娶了公主（陈高祖之女丰安公主），得以幸免；陈宝应的宾客全被处死。
文帝听说虞寄曾劝谏陈宝应，命令章昭达以礼相待，把虞寄送到建康。见到虞寄后，文帝慰劳他说：“你过得还好吧？（效仿汉代对管宁的问候）”任命他为衡阳王的掌书记。
北周晋公宇文护进军驻扎在弘农（今河南灵宝）。十月初十，尉迟迥包围洛阳，雍州牧齐公宇文宪、同州刺史达奚武、汉州总管王雄率军驻扎在邙山（今河南洛阳北）。
十月十四日，北齐武成帝派兼散骑常侍刘逖出使陈朝。
当初，北周的杨檦担任邵州刺史，镇守东部边境二十多年，多次和北齐交战，从没打过败仗，因此轻视北齐军。这次出兵轵关后，他独自领兵深入北齐境内，又不设防。十月二十日，北齐太尉娄睿率军突然赶到，大败杨檦的军队，杨檦于是投降北齐。
权景宣包围悬瓠，十二月，北齐豫州道行台、豫州刺史太原王高士良，永州刺史萧世怡都献城投降。权景宣派开府郭彦镇守豫州，谢彻镇守永州，把高士良、萧世怡和一千多名降兵押送到长安。
北周军队修筑土山、挖掘地道攻打洛阳，三十天也没攻下来。宇文护命令将领们挖壕沟切断河阳（今河南孟州）的道路，阻拦北齐的援军，然后合力攻打洛阳；将领们都认为北齐军肯定不敢出兵，只派了哨兵巡逻而已。
北齐派兰陵王高长恭、大将军斛律光救援洛阳，两人害怕北周军强大，不敢前进。武成帝召见并州刺史段韶，说：“洛阳危急，现在想派你去救援。但突厥在北边入侵，又需要你镇守防御，怎么办？”段韶回答：“北边的敌人侵犯边境，不过是小毛病。现在西边的邻国（北周）逼近，才是心腹大患，请允许我奉命南下。”武成帝说：“我也是这么想的。”于是命令段韶率领一千精锐骑兵从晋阳出发。十二月二十九日，武成帝也从晋阳赶赴洛阳。
十二月三十一日，北齐太宰、平原靖翼王高淹去世。
段韶从晋阳出发，五天就渡过黄河。当时连续几天阴天有雾，正月初三，段韶抵达洛阳，率领帐下三百名骑兵，和将领们登上邙阪，观察北周军的形势。到了太和谷，和北周军遭遇，段韶立即飞马告诉各营，召集骑兵，列阵等待敌军。段韶率领左军，兰陵王高长恭率领中军，斛律光率领右军。北周军没料到北齐军会来，全都惊慌失措。段韶远远地对北周军喊：“你们宇文护刚接回母亲，就马上来侵犯，为什么？”北周军回答：“是上天派我们来的，有什么好问的！”段韶说：“天道赏善罚恶，这是派你们来送死啊！”
北周军让步兵冲在前面，上山迎战。段韶一边打一边后退，引诱北周军；等北周军体力耗尽，就下马反击。北周军大败，瞬间崩溃，掉进山谷死去的人很多。
兰陵王高长恭率领五百名骑兵冲进北周军阵，一直冲到金墉城（洛阳城的一部分）下。城上的人不认识他，高长恭摘下头盔露出脸，城上才派弓箭手下来救援。城下的北周军也解围逃走，丢弃的营帐、武器，从邙山到穣水（今河南洛阳附近），三十里范围内，军用物资和器械堆满了河川洼地。只有齐公宇文宪、达奚武和庸忠公王雄在后面，领兵抵抗。