這次觀兵實際上是一次為滅商做準備的軍事演習和檢閱。他率大軍先西行至畢原（今陜西長安縣內）文王陵墓祭奠，然后轉而東行向朝歌前進。在中軍豎起寫有父親西伯昌名字的大木牌，自己只稱太子發，意為仍由文王任統帥。大軍抵達黃河南岸的盂津（今河南孟津縣東北），有800諸侯聞訊趕來參加。人心向周、商紂王孤立無援的形勢已形成，諸侯均力勸武王立即向朝歌進軍。武王和姜尚則認為時機還不成熟，在軍隊渡過黃河后又下令全軍返回，并以“諸位不知天命”告誡大家不要操之過急。

當時，商紂王已感覺到周人對自己構成的嚴重威脅，決定對周用兵。然而這一擬定中的軍事行動，卻因東夷族的反叛而化為泡影。為平息東夷的反叛，紂王調動部隊傾全力進攻東夷，結果造成西線兵力的極大空虛。與此同時，商朝統治集團內部的矛盾呈現白熾化。

這時紂王的昏庸暴虐卻更加變本加厲了。有天早晨，紂王在鹿臺上與妲己一起觀賞風景。此時正是隆冬天氣，他們看見遠處的淇水邊有一老一少兩個人正赤著腳在蹚水過河。前面的老人走得很快，好像不太怕冷，而后面的年輕人卻縮手縮腳，一副十分怕冷的樣子。為什么年輕人反倒不如老年人？紂王覺得奇怪。妲己說，這是因為那老人的父母生他時很年輕，因此他的骨髓飽滿、精血旺盛；而這年輕人則相反，是一對老年夫婦所生，因此他的骨髓先天就不飽滿。紂王不信，就命武士立刻去將兩人抓來，當場砍開他們的腳脛骨看個究竟。還有一次，紂王為了與妲己打賭在鹿臺下路過的一個孕婦肚里的孩子是男是女，又讓武士馬上剖開了她的肚子。

大臣箕子見紂王實在鬧得不像話，進宮去勸諫。紂王一怒之下，下令將箕子剃了光頭，關到后宮做奴隸。比干去為箕子說情，紂王竟命武士將他剖胸剜心，說是要看看他這個裝假正經的圣人到底長了幾個心眼。微子看到紂王實在無藥可救了，他不愿親眼目睹商朝的滅亡，就帶著家眷，抱著商朝宗廟祭器逃離了朝歌，隱居起來了。

商紂飾過拒諫，肆意胡為。百姓皆側目而視，緘口不言。武王同姜尚研究，認為滅商條件已完全成熟，遵照文王“時至而勿疑”的遺囑，果斷決定發兵伐商，通告各諸侯國向朝歌進軍。

公元前1046年，周師出兵前按慣例用甲骨占卜，不料結果居然大大不利。發兵的各路諸侯原本就對商的軍力有所顧忌，同時暴風驟雨忽然而至，更加動搖了討伐商紂的信心。

在古時候打仗，都是相信神靈的，吉則行，兇則止。但周武王算的這一卦卻是一個不祥之兆，同時還伴隨著暴風雨。這樣武王手下的那幫大臣很是懼怕，都一致反對出兵伐紂。但精通天文地理，胸藏無量韜略的姜子牙卻不信這些。他知道這是一個千載難逢的時機，如不及早動手，過不多久商紂王南征的精銳部隊將要歸來，那時再攻打將是一個未知數，而現在進軍就能輕而易舉攻克。

于是，就在大家面面相覷的時候，姜子牙一把抓起龜甲獸骨扔在地上，大喝道：“枯骨朽龜，知道什么天命！”在他的堅持下，武王恢復了信心，出兵仍然按原計劃進行。伐商的戰略計劃是：趁商朝主力軍滯留東南之際，精銳部隊以迅雷不及掩耳之勢，深入王畿，擊潰朝歌守軍，一舉攻陷商都，占領商朝的政治中心，瓦解商政權，讓殘余的商人及其附屬方國的勢力群龍無首，然后各個擊破。

事實上，果如姜子牙所預料的那樣，消滅商紂王后，凱旋而歸。商王朝的10萬精銳部隊走到半路上聞聽商王朝滅亡了，便迅速與當地商王朝殘余部隊勾結，形成了一個寵大而頑強的軍隊，后來姜子牙派兵方消滅掉。

大軍到達朝歌郊外70里處的牧野（今河南汲縣南），各諸侯率兵車4000乘會合。這時候，商紂王正帶著他的寵妃和一幫大臣，在鹿臺上醉生夢死，吃喝玩樂，絲毫沒有準備。紂王聞知周兵已到的消息后，這時才著慌起來，連忙組織軍隊抵抗。但朝歌的守城軍隊不多，他只好臨時抱佛腳，將城內的大批奴隸和前幾年與東夷的戰爭中抓來的俘虜統統武裝起來，開往前線。紂王親自率領這支號稱有70萬人的雜牌軍，來到牧野與武王的聯軍對陣。這就是歷史上著名的牧野之戰。

牧野之戰是我國古代史上規模空前的一場大戰。雖然在軍隊數量上。周武王的討伐大軍遠遠少于商紂王的部隊，可是論士氣，周武王的伐紂大軍同仇敵愾。論戰斗力，周武王的伐紂大軍訓練有素。這就不是紂王的烏合之眾所能比擬的了。

甲子日凌晨，北風勁吹，牧野上下殺氣騰騰，雙方大軍嚴陣以待。只見武王立在戰車上，左執王者之鉞，右握王者之旄。厲聲說道：“暴君紂王敗壞朝政，耽于淫樂，殺害忠臣，荼毒百姓，法紀敗壞，祭祀不修，宗親不用，收容各方逃奴，任用四方罪臣，嚴刑酷法，殷民怨恨，天帝震怒！今日之戰，便是我姬周奉天帝之命，伐暴虐之殷”，周武王的聲音回蕩在牧野上空。這就是著名的史稱“牧誓”，周武王開創了戰前誓師的先例。

征戰開始，紂王指揮著商軍憑借著人多勢眾，欲先聲奪人。周師以屬國巴人為前鋒，首先迎敵。巴人大多面有刺青，衣飾古怪，猙獰可怖，即使在風雪之際，也是光頭赤足，無帽無鞋。更令商軍驚訝的是，巴人面對著來襲之敵，并沒有組織防御，而是在周師陣前高歌起來，伴隨著他們激越的歌聲，巴人的鼓點與舞步急如驟雨。

巴人那令人熱血沸騰的歌舞與鼓點，和武王的訓詞一樣激勵著將士奮勇殺敵。

兩軍正殺得昏天黑地，突然東側的一支商軍，陣前倒戈相向，那正是少師膠鬲的精銳部隊，頓時商軍整個東翼一片混亂。紂王急令精銳中軍出動，才勉強填補上東翼倒戈造成的空隙，但整個部署已顯亂象。戰斗中周師占據了一片略高的緩坡，結成方陣，猶如一方巨石，抵擋住商軍潮水般的沖擊。邊緣的士兵倒下，后面馬上有人接替，方陣始終屹立不動，鮮血染紅了積雪與枯草。

周軍數十輛在朝陽下熠熠生輝的戰車組成小小的一字陣形，快速逼近商軍陣線。商軍前排的弓弩手開始放箭，幾匹戰馬悲嘶著倒在血泊中，幾輛戰車歪到了一邊。但大部分的戰車仍不為所動，如飛鷹撲擊一般，沖向商軍的旗幟之林中。商軍弓弩手都是臨時拉來的征夫，箭法本來不準，看到周軍戰車的疾速逼近，手都哆嗦了起來。片刻之后，就連周軍胸口鎧甲上的猙獰獸頭都能夠看見，商軍更是斗志全無，不由自主地往后退縮。戰車上的武士們開始放箭，戰車本身在顛簸中前進，箭很難射準。但商軍密密麻麻的人群使得瞄準都成為多余，每一箭下去就是一片慘叫哀嚎，魂飛魄散的商軍士卒開始狼奔豕突，商軍的陣線上出現了一個又一個的缺口。

周師最精銳的3000虎賁，開始一直沒有動用，直到雙方士卒都顯疲態。武王見時機已到，將軍旗交與姜尚，親自率領3000精銳，如一柄尖刀，呼嘯著刺入商軍建制已亂的東翼。

這是武王訓練了３年的一支奇兵，其中兵士，都是層層淘汰精選出來的，再加以嚴酷的訓練，相對于普通士兵，無不以一當十。跟在虎賁軍后面，負責擴大戰果的是蠻勇的西戎兵，他們將虎賁精兵刺開的裂口越撕越寬，商軍立時亂了陣腳。

武王率領虎賁精兵，殺向商軍不過幾個來回，商軍就被分割成零碎幾塊，士兵已無斗志，倉皇奔逃，周師乘勝斬殺。原野上的血流漸漸匯成無數條血溪，有些地方跌落地上的斷柄殘木，竟然漂浮起來，后來史稱，“牧野之戰，血流漂杵”。

此時，呂尚率領突擊隊沖入了商軍之中，濺起一片血光，但很快被商人的優勢兵力包圍。后方觀戰的武王不失時機，命令揮舞軍旗，擂起戰鼓，主力戰車部隊也開始了沖鋒，像一片巨大的烏云一樣從地平線上席卷而來。吶喊聲響徹云霄。尚未卷入戰斗的商軍士兵們呆呆地站著，不知如何是好。前線被突破，聯軍的戰車堪堪沖到面前，有幾個機靈的回過神來，扭頭就跑，旁邊的人紛紛仿效。霎時間，出現了多米諾骨牌效應，十余萬人如同潮水一般退去，身后是大舉追擊的聯軍車陣。

商軍以優勢兵力而迅速崩潰，根本原因當然在于士氣低落。但直接的原因仍然是聯軍武器上的重大優勢：三百多乘（一說四千乘，似乎過多）當時最先進的重武器——戰車。而商軍方面沒有任何使用戰車的記載。從商代的考古發掘來看，商朝的戰車也不少，但當時多半都在東南戰場上難以及時調回，只有少量華貴的“戎路車”供帝辛等高級統帥乘坐。主要的戰斗力是步兵，牧野上沒有防御工事，只能靠步兵的陣列組成人墻抵擋快馬重車的沖擊，其效果大概不會比今天用血肉之軀去擋坦克好多少。何況商軍大都是臨時拉來的奴隸和戰俘，大都沒有受過相應的軍事訓練，雜湊在一起，也不能有效配合。結果可想而知。

商紂的軍隊在周軍凌厲攻勢下一觸即潰。那些被迫參戰的奴隸、囚徒不愿為紂王賣命，反把武王看作救星，倒轉矛頭引導周軍殺入朝歌。紂王見大勢已去，登上鹿臺，自焚身死。商朝由此滅亡。

周軍取得牧野之戰的徹底勝利決非偶然。首先是周文王、周武王長期正確運用“伐謀”、“伐交”策略的結果。它起到了爭取人心，翦敵羽翼，麻痹對手，建立反商統一戰線的積極效果。其次，是做到了正確選擇決戰的時機，即乘商師主力遠征東夷未還，商王朝內部分崩離析之時，果斷地統率諸侯聯軍實施戰略奔襲，從而使敵人在戰略、戰術上均陷于劣勢和被動，沒有時間做有效的抵抗。再次，適時展開戰前誓師，歷數商紂罪狀，宣布作戰行動要領和戰場紀律，鼓舞士氣，瓦解敵人。最后，在牧野決戰的作戰指揮上，善于做到奇正并用，予敵以巧妙而猛烈的打擊，使之頃刻徹底崩潰。

商紂王之所以迅速敗亡，根本的原因自然是因為殷商統治集團政治腐朽，橫行暴斂，嚴刑酷法，導致喪盡民心，眾叛親離。其次是對東方進行長期的掠奪戰爭，削弱了力量，且造成軍事部署的失衡。三是殷商統治者對周人的戰略意圖缺乏警惕，放松戒備，自食惡果；四是作戰指揮上消極被動，無所作為。加上軍中那些臨時倉促征發的奴隸陣上起義，反戈一擊，其一敗涂地也就不可避免了。