晋公宇文护刚迎回母亲，本不想讨伐北齐；但又担心违背和突厥的约定，引发边境祸患，迫不得已，征调二十四军以及左、右厢隶属秦、陇、巴、蜀的兵力，再加上归降的羌、胡部族，总计二十万人出征。冬季十月初九，周武帝在宗庙大殿授予宇文护斧钺（象征兵权）；十月十二日，亲自到沙苑慰劳军队；十月十八日，返回宫中。
宇文护率军抵达潼关后，派遣柱国尉迟迥率领十万精兵担任前锋，直奔洛阳；大将军权景宣率领山南兵马赶赴悬瓠；少师杨檦出兵轵关。
与此同时，陈朝的周迪再次出兵东兴，宣城太守钱肃镇守东兴，献城投降了周迪。吴州刺史陈详率军讨伐周迪，却大败而归，周迪的势力再度振作。
南豫州刺史、西丰脱侯周敷率领部属攻打周迪，抵达定川后与周迪对峙。周迪欺骗周敷说：“我从前和你同心协力，怎会图谋害你！如今我情愿认罪归朝，想借着你向朝廷坦露心迹，先请你挺身而出和我结盟。” 周敷答应了他，可刚登上盟誓的高台，就被周迪杀害。
陈朝的陈宝应占据建安、晋安二郡，在水陆两路都设置栅栏抵御章昭达。章昭达出战失利，于是占据上游，命令士兵砍伐树木制造木筏，并在筏上安装拍竿（攻城武器）。恰逢天降大雨、江水暴涨，章昭达放木筏冲撞陈宝应的水栅，将其全部冲毁，又出兵攻打陈宝应的步兵。两军正交战时，陈文帝派将军余孝顷从海路赶到，与章昭达合力猛攻。十一月初五，陈宝应大败，逃到莆口，对儿子说：“要是早听虞寄的计策，也不至于落到今天的地步。” 章昭达率军追击并擒获陈宝应，还活捉了留异及其宗族党羽，将他们押送到建康斩首。留异的儿子留贞臣因为娶了公主而得以幸免，陈宝应的门客则全部被处死。
陈文帝听说虞寄曾劝谏过陈宝应，便命章昭达以礼将虞寄送到建康。见到虞寄后，文帝慰劳他说：“你就是我的管宁（三国时期贤士）啊！” 随即任命他为衡阳王的掌书记。
北周晋公宇文护进军屯驻弘农。十月十四日，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。
十月十八日，北齐武成帝派遣兼散骑常侍刘逖出使陈朝。
当初，北周杨檦担任邵州刺史，镇守东部边境二十多年，多次和北齐交战从未败绩，因此对北齐军队十分轻视。此次出轵关后，他独自率军深入齐境，又不设防备。十月二十四日，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。
权景宣包围悬瓠后，十二月，北齐豫州道行台、豫州刺史太原王高士良，以及永州刺史萧世怡，一同献城投降。权景宣派开府郭彦镇守豫州，谢彻镇守永州，将高士良、萧世怡以及一千名降兵押送到长安。
北周军队修筑土山、挖掘地道攻打洛阳，三十天仍未攻克。宇文护命令众将挖壕沟切断河阳的通路，阻挡北齐的援军，之后再合力攻打洛阳；众将都认为齐兵必定不敢出战，只安排了侦察兵而已。
北齐派遣兰陵王高长恭、大将军斛律光援救洛阳，二人因惧怕北周兵力强盛而不敢前进。武成帝召见并州刺史段韶，对他说：“洛阳形势危急，我想派你去援救。可突厥在北边侵扰，又需要你镇守防御，这该如何是好？” 段韶回答：“北方的敌寇侵扰边境，不过是疥癣小疾；如今西边的北周进逼洛阳，才是心腹大患，请允许我奉命南下。” 武成帝说：“我也是这个意思。” 于是下令段韶率领一千精锐骑兵从晋阳出发。十二月初七，武成帝也亲自从晋阳赶赴洛阳。
十二月初九，北齐太宰、平原靖翼王高淹去世。
段韶从晋阳出发，五天后便渡过黄河，恰逢连日阴雨大雾，十二月初十，段韶抵达洛阳，率领帐下三百名骑兵和众将登上邙阪，观察北周军队的阵势。行至太和谷时，与北周军队遭遇，段韶立刻派人驰马通报各营，召集骑兵列阵以待。段韶统领左军，兰陵王高长恭统领中军，斛律光统领右军。北周军队没料到齐军会突然出现，全都惊慌失措。段韶远远对周人喊道：“你们的宇文护刚接回母亲，就立刻来侵犯，是何道理？” 周人回应：“是上天派我们来的，有什么好问的！” 段韶说：“天道是奖赏善行、惩罚作恶的，看来是派你们来送死的！”
北周军队让步兵在前，上山迎战。段韶边战边退引诱敌军，等北周士兵体力耗尽，便下令下马反击，北周军队大败，瞬间溃散，士兵们纷纷坠落溪谷而死，死者极多。
兰陵王高长恭率领五百骑兵冲入北周军队，直抵金墉城下。城上的齐军不认识他，高长恭便摘下头盔露出面容，城上这才派出弩手出城救援。在金墉城下的北周军队见状也解围逃走，丢弃了