乾德二年十一月，派王全斌、崔彦进、王仁赡率步骑兵三万自凤州翻越秦岭入蜀；刘光义、曹彬率军自归州沿长江西进，两部合计六万人，以沈义伦、曹翰负责物资转运。
- 后蜀：蜀主孟昶得知宋军来袭后，派王昭远、赵崇韬率军三万自成都北上，扼守广远、剑门关，韩保正、李进率军数万驻守兴元府。
- 战役过程
- 北路战事
- 兴州之战：十二月，王全斌部攻克干渠渡、万仞、燕子等据点，攻克兴州，获取大量军需物资，后蜀守军退保西县，宋军继续前进，又攻克二十余个据点。
史延德抵达西县，击破韩保正部，生擒韩保正和李进。
- 嘉州之战：崔彦进部越过三泉山，抵达嘉州，大败后蜀军，后蜀军烧掉栈道，撤退至葭萌。
- 利州之战：王全斌分兵，崔彦进修复栈道，进击并攻破金天寨和小漫天寨；王全斌率大部队经罗川抵达深渡，与崔彦进会师。后蜀沿嘉陵江布阵被击溃，撤退回大漫天寨，次日被宋军攻破。
王昭远、赵崇韬率军来拒，三战三败，逃至利州北部，渡过嘉陵江烧毁浮桥，撤退至剑门关防御，王全斌率部进入利州，获取大量军粮。
- 剑门之战：宋军到达剑门关，王全斌采用降兵建议，派先锋史延德绕路经来苏小路攻上剑门关，王昭远几乎未抵抗便逃走，宋军占领剑门关。
- 东路战事：刘光义率东路军入三峡，连破三会、巫山等寨，杀蜀将南光海等，擒战棹都指挥使袁德弘，歼水、步军1.2万余人，夺战舰200余艘。进至夔州，蜀军于城东设锁江浮桥，防御甚严，刘光义军舍舟登陆，夺取浮桥，水陆配合，攻破蜀军防线。夔州节度使高彦俦力战失败自焚。宋军占领夔州后，沿江西上，收降万、开、忠、遂等州，直逼成都。
- 战役结果：乾德三年正月，孟昶见大势已去，派李昊撰写降书，六天后，孟昶于升仙桥正式向宋军投降。
此战北宋共取得四十六个州、二百四十个县、五十三万四千零二十九户，后蜀灭亡。
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