伐蜀之战的大幕已经拉开。
宋军兵分两路，一路从凤州（陕西凤县）出发，由王全斌统率，以陆路行进；另一路则从归州（湖北秭归）出发，由刘光义统率，以水路行进。宋朝军队战前准备充分，对敌人的军事部署了如指掌，进攻目标十分明确。
先来看看北线战事。
王全斌挥师攻后蜀，夺取兴州，歼敌七千，并缴获军粮四十万斛，旗开得胜。紧接着又攻破鱼关、白水阁等二十几寨。连吃败仗后，后蜀大将韩保正退守西县。宋马军都指挥使史延德率前锋兵临城下，韩保正见宋师来势汹汹，不敢迎战，只是固守。正所谓两军相逢勇者胜，蜀师心有怯意，岂能顽抗？史延德果断发起进攻，大败蜀军，生擒韩保正，并夺得军粮三十多万斛。
面对战场上的一系列失败，后蜀军队不得不改变战略，烧毁栈道，以阻止宋军深入。唐朝大诗人李白曾经说过“蜀道难，难于上青天”，这也是后蜀自恃的资本，但是历史证明，地形上的优势，也难以抵挡外来的进攻。在历史上，秦取巴蜀、东汉初期西南公孙述政权的败亡、晋灭蜀等经验都表明，蜀道虽难，人类可凭意志超越之。
栈道毁后，宋军确定被迟滞了。但入蜀之路并非只有一条，还有一条通道称为罗川路，只是这条路极为险要难行，这么多部队要穿越，难度更大。王全斌决定兵分两路，一路走罗川路，另一路留下来修栈道。到了宋朝的时候，工程技术已非秦汉时可比，加上宋军齐心协力，这条栈道很快便建成，两路大军在深渡顺利会师。
后蜀军队显然过于掉以轻心，他们不相信宋军能这么快克服障碍，故而疏于防备，居然连江上的桥也没有拆毁。宋军在夜晚发起突然攻击，夺取桥梁，大部队连夜过河，蜀军大骇，退守大漫天寨。无论是崇山峻岭或大河，都无法阻止宋军的步伐。王全斌兵分三路，夹击大漫天寨，大破蜀军，生擒蜀军义州刺史王审超。
在前线坐镇指挥的后蜀西南行营都统王昭远屁股再也坐不住了，他仍然那么潇洒，手执铁如意，亲自指挥对宋作战。可惜的是，他毕竟只是个会吹牛的家伙，一亮相水平就看出来了，三战皆败。王全斌的大军所向披靡，直挺进利州（四川广元）。垂头丧气的王昭远一路撤退，沿途拆毁江面浮桥，退保剑门。王全斌夺取利州，缴获军粮八十万斛。
再看看看东路军的情况。
东路军在刘光义、曹彬的指挥下，从归州出师，以水路进击，水师溯长江而上，连破蜀军设在两岸的松木、巫山等要塞，歼敌五千余人，生擒蜀军战棹都指挥使（水军司令）袁德宏，掳获敌舰二百余艘。
对后蜀皇帝孟昶来说，他对东部防线很有信心，因为蜀军在夔州设有坚强的防御阵地。为了预防宋师通过长江溯流攻击，后蜀很早就开始营造夔州防线，在江面上拉起几条巨大的铁索，把巨大的浮木串起来，横跨两岸。试想想，宋朝水师的战船行进至此，如何突得过去呢？不仅如此，蜀军在两岸还配置大量的大型投石机，一旦宋水师迟滞于此地，巨大的石头将从两岸飞出，把江面上的战船砸得稀巴烂。
可惜的是，夔州防御的情况，早就被宋朝间谍打探得清清楚楚。早在出兵之前，宋太祖赵匡胤就密嘱刘光义，当水师行进到夔州时，切莫在江面上争战，应当先暗地里派出步兵、骑兵，从陆地发起攻击，在陆上而不是在水上破坏其防御线。赵匡胤不愧是名将出身，运筹帷幄之中，决胜千里之外。
刘光义谨记皇帝的嘱咐，在舟师行进到了离蜀军防线三十里时，停止前进，秘密登陆，派出步兵及骑兵突袭蜀军阵地，摧毁投石机，并破坏了铁索浮木。这次突袭十分成功，蜀军精心构筑的防线瞬间被突破了。此时刘光义、曹彬指挥舟师进攻夔州。蜀军大败，放弃州城，退守白帝城。宋师乘胜追击，前锋抵达白帝城西。
后蜀宁江节度使高彦俦认为：“宋师涉险而来，利在速战速决，我们应该坚壁清野，持久抗战。”可是监军武守谦反对道：“敌人已经兵临城下，必须坚决反击。”武守谦不顾高彦俦的反对，自己私自带了一千多人马，出城与宋军交锋。刘光义抓住机会，纵兵迎击，武守谦大败，退回城内，宋师乘机登城，并很快杀入城内。此时高彦俦也回天乏力，他在与宋军的巷战中身受重伤，奔回自己的府第，纵火自焚而死。
这样，宋军在北线与东线均取得重大胜利，蜀国的局势已是岌岌可危了。
又是新的一年。
这一年是宋乾德三年，后蜀广政二十八年，公元965年。新春的到来，并没有让后蜀皇帝孟昶感到喜悦，相反，他的脸色阴沉沉的，比天上的乌云还沉。他曾经相信王昭远有诸葛亮那样的盖世才华，能力挽狂澜，但没想竟然损兵折将，有负皇恩。想来想去，还是自家人可靠，于是孟昶把太子元喆派往剑门，又招兵买马，补充前线兵力的损失。
此时宋军北线统帅王全斌在经过休整后，从利州直奔剑门。剑门乃是天险之地，一夫当关，万夫莫敌，易守而难攻，何况蜀军在此布下上万名重兵。要如何攻克剑门呢？这是摆在王全斌面前的一道难题。此时，投降的蜀国士兵提供了一条非常重要的情报：有一条秘密小道可以通往剑门以南。
这个情报太有价值了。王全斌马上派部将史延德率领一支军队，从小道直抄剑门后方。当宋军出其不料地绕道出现在剑门以南时，在前线指挥作战的王昭远大吃一惊。此时太子元喆虽然被任命为元帅，但他尚未到达剑门，因而负责指挥的仍是王昭远。王昭远被迫分兵，自己率部退守汉原坡，把剑门的防务扔给了手下的将军。
剑门虽是天险，但此刻兵力不足，王全斌严令宋军猛攻，终于攻破剑门。紧接着，王全斌与史延德合力进攻汉原坡，王昭远弃甲而逃。宋师经过一番扫荡，完全占据剑州。那位目空一切的蜀国大将王昭远逃跑之后，藏身于民宅，但最终仍然被宋军所俘，成为阶下之囚。剑门之役，后蜀共损失了一万多人马，更要命的是，国都的大门已然洞开。
被任命为元帅的后蜀太子元喆也就是个声色犬马之人，剑门失守，他也负有很大责任。他从蜀都出发后，一路上不忘美女美酒，日夜嬉戏，全然不理会军务。在他看来，能享受赶紧享受，好日子说不定马上结束呢。当他行至绵州时，便传来剑门失守的消息，马上掉转马头，逃回成都。一路逃，还一路放火，把老百姓的房舍、粮仓统统烧毁，想用这种三光政策来阻滞宋军推进。
政府军对自己的老百姓搞三光政策，岂能不激起民愤呢？太子狼狈逃回成都后，向皇帝孟昶报告，孟昶半晌说不出话来，只是嗫嗫地道：“计将安出？”
此时有一名老将站出来道：“宋军远道而来，肯定无法长久作战，请陛下迅速集合各地部队，坚守都城，等到宋师疲弊，自然会退兵。”六神无主的孟昶叹气说：“父亲与我据蜀四十年，老百姓丰衣足食，养了一大批士人，如今遭遇敌人，却没有人挺身而出，为我讨伐东来之敌。就算我闭关面壁，又有几人愿意为我效死呢？”
皇帝都心灰意冷了，何谈别人？
大宋北路军攻克剑门后，所向无敌。与此同时，东路军也捷报频传。夺取夔州后，刘光义、曹彬继续溯江挺进。所过之处，蜀军全无斗志，万州、施州、开州、忠州、遂州等刺史纷纷打开城门，举白旗投降。当时宋朝军队还袭承五代风气，每过一地，动不动就会发生屠戮事件。但是这种屠杀事件在东路军中却没有发生，这归功于曹彬，他不惜得罪诸将，力禁官兵屠杀无辜。
后蜀司空李昊早就预言，大宋将一统中国，如今敌人兵临城下，硬拼肯定死路一条。一年前，他就劝孟昶向大宋进贡称藩，只是受到王昭远的阻挠未果。如今王昭远已成宋军的俘虏，朝中主战派也没有人敢挺身而出了。李昊便又劝孟昶，把国库封存起来，向大宋投降。如今两路宋军节节逼近，孟昶也别无选择了，遂写了降表，差人递交给了宋军统帅王全斌。
从宋军发兵到后蜀投降，总计只用了六十六天，大约两个月的时间，伐蜀之役可谓是势如破竹。至此，后蜀灭亡，全国共计四十六个州、二百四十座县城以及五十三万户人口，全部归于大宋。赵匡胤一统全国之路，又迈出重要一步。
然而，在孟昶投降后不久，蜀地爆发了大规模的叛乱。
叛乱发生的原因，与宋军高级将领的恶行有直接的关系。
作为伐蜀总司令，王全斌仅仅用了两个月便平定蜀国，可谓是一时之良将。然而，入成都后，王全斌及其他一些将领，“日夜宴饮，不恤军务，纵部下掳掠子女货财，蜀人苦之”。正直的东路军副将曹彬屡屡建议班师回朝，但王全斌置之不理。
对于后蜀留下的庞大军队如何处置呢？宋太祖下诏，令蜀兵开赴京师，一方面是增加禁军的力量；另一方面也预防发生蜀兵叛乱。这批蜀兵要从成都开到开封，当然得发给军饷兵粮，宋太祖为了笼络蜀人，下令多发钱粮。可是这一诏令的执行结果令人失望，王全斌等将领擅自克扣军饷，还纵容自己的部队阻挠、骚扰蜀兵。这些做法令蜀兵大为不满，当不满累积到一定程度时便爆发了。蜀兵行至绵州时，军队哗变，士兵们推举蜀国旧将全师雄为统帅，占据县城，扯起复国的旗帜，号为“兴国军”。
由于王全斌所部军队军纪极坏，蜀地军民怨恨已久，兴国军兴起后，人数迅速增长到了十万人之多。闹出这么大的事，王全斌心里也很不安，遂派马军都监朱光绪前往招抚叛军。岂料朱光绪非但不是以招抚为手段，反而将叛军首领全师雄的全家灭族，还把他的女儿强行纳为小妾。悲剧传来，全师雄咬牙切齿，悲愤万分，发誓血战到底，绝不投降宋朝。
全师雄率军攻克彭州，作为根据地，自称“兴蜀大王”。与此同时，成都附近十座县城同时起兵，积极响应兴国军。招抚已经是不可能了，只能以武力平定叛乱。王全斌立即遣部将崔彦进、高彦晖率兵镇压，分道讨伐。在攻蜀一战中战无不胜的宋军居然出师不利，不仅吃了败仗，连高彦晖也被叛军击毙。此役大胜后，全师雄的声势愈发壮大，他出兵占领剑阁，切断成都与外界的联系，并沿江设立兵营，做好进攻成都的准备。在蜀地的四十六个州中，有十七个州追随全师雄叛乱，蜀地的形势愈发严峻。
此时的王全斌对战局的恶化忧心忡忡。后蜀毕竟立国三十余年，尽管蜀帝孟昶投降了，但军民的国家观念尚存，特别是一部分宋军官兵的暴行很快激起民愤，越来越多的人拥护“兴蜀大王”全师雄。由于参与叛乱的蜀军官兵太多，为了预防类似事件的发生，王全斌下令把成都一带的蜀兵迁到夹城内，解除武装。
当时宋军诸将（北路军）力主杀掉蜀国士兵，以绝后患。这个建议实在太恶毒了，以至于副帅康延泽提出一个折中意见：释放老弱残兵七千人，其余降兵则派一部分军队押送，沿水路押回大宋，若是遇到敌人进攻，再杀不迟。可是连这一提议，也遭到诸将的一致反对，本来要对付叛军就兵力吃紧，哪能再分出一部分兵力押送战俘呢？最后王全斌一咬牙，把蜀国降兵全部处死，共杀了两万七千人，犯下滔天战争罪行。
东路军的军纪略好于北路军，这主要是曹彬的功劳。刘光义、曹彬率领水师与叛军交战，屡败对手，全师雄的士气稍稍受挫。然而当后蜀降兵遭到集体屠杀的消息传出后，蜀国旧将吕翰在嘉州发动起义，与全师雄的部将刘泽会师后，攻破州城，杀死刺史、通判，部众达到五万人之多。曹彬赶紧回师，进攻嘉州。蜀叛军人数虽众，奈何战斗力不强，在宋军的猛攻下，嘉州失守，吕翰退走雅州。曹彬紧咬不放，一路跟踪追击，大破叛军，斩首数万人。
另一位表现卓越的宋军将领是康延泽，他被皇帝任命为普州刺史，募集一支四千人的部队，经过一番苦战后，击破叛军刘泽部三万余人。刘泽率部向康延泽投降，这对全师雄是一大打击。
全师雄的起义持续了一年多。乾德四年（966），宋太祖委任丁德裕为西川都检巡使，领兵数千奔赴蜀地。王全斌也加大了对全师雄的清剿力度，在战场上连战连捷。到了该年十二月，全师雄病死，叛军遂群龙无首。丁德裕、王全斌等分兵招抚叛军，这场大规模的叛乱方才得以平定。
但是后蜀臣民仍然为坚持自己的权利而不屈不挠地斗争，他们改变斗争方式。第二年（967），蜀人到皇城开封告御状，控告王全斌等将领在蜀地豪取强夺的种种罪行。宋太祖下令把征蜀将领全部召回，深究王全斌等人贪污、逼反全师雄、杀蜀降兵二万余人之罪行。有关部门调查后，奏请皇帝，要求将王全斌等三名主要将领依法处死。宋太祖考虑到三人在讨平后蜀时的功绩，赦免其死刑，降级留用。惩罚虽然轻了点，但好歹给蜀人一个交代，也算安抚民心了。