會師大會結束後，周武王利用商地人心歸周的有利形勢，率本部及協同自己作戰的部落軍隊，於正月二十八日由盂津冒雨迅速東進，從汜地(今河南滎陽汜水鎮)渡過黃河。當時出現了水泛、山崩的可怕自然景象，眾軍人心惶惶，以為驚動了上天。周武王為了排除軍中出現的畏懼之心，又對眾軍演說了第二篇“泰誓”，激勵將士。大意是這樣：
“……上天百姓施恩，君主秉承天意，也應施恩於百姓。夏王桀不能像上天那樣對待百姓，致使災難蔓延到諸侯國。上天不是命令並保護商王湯撤除上天對夏王桀的任命嗎？商紂王比夏王桀還罪惡：他荒淫無度，造成賢士淪落出走；他殘害忠貞耿耿的大臣；他自稱自己有上天的任命，卻說什麼祭祀天神、地神及祖先的神靈沒有什麼益處，還說什麼推行暴政沒什麼了不起。違背上天、殘害百姓，走向滅亡的曆史教訓並不久遠，夏王桀就是個例子……”
“上天把治理天下百姓的重任交給了我，因為我的夢和我的占卜是一致的。美好吉祥的征兆重複出現，這預示著我們對商紂王的征伐必定成功。”
經過周武王一番“義正言順”的號召後，眾軍頓時從對“水泛、山崩”的可怕自然景象的惶恐中鎮定下來。
為了進一步鼓舞士氣，第二天周武王又舉行盛大的閱兵儀式，對眾軍發表了第三次“泰誓”，進一步揭發了商紂王的暴政，激發了眾軍對商紂王的仇恨。
周武王的三篇“泰誓”為征伐紂王尋找到了“合理”的根據，他聲稱自己是奉行上天的意誌，盡管這種“借口”不是真實的，因為根本沒有上天意誌這回事，但是由於科學技術水平的製約，當時人們對自然界和人類的本質的認識還非常膚淺，神靈之類的東西在人們心中占有相當重要的位置，加之商紂王的殘暴統治，更使的人們相信周武王是“恭行天罰”。
三次“泰誓”之後，周武王率領部隊繼續北上，至百泉(今河南輝縣西北)折而東行，直指朝歌。周師沿途沒有遇到商軍的抵抗，故開進順利，僅經過6天的行程，便於2月4日拂曉抵達牧野。周軍進攻的消息傳至朝歌，商朝廷上下一片驚恐。商紂王無奈之中隻好倉促部署防禦。但此時商軍主力還遠在東南地區，無法立即調回。於是隻好武裝大批奴隸，連同守衛國都的商軍共約17萬人，由自己率領，開赴牧野迎戰周師。
2月5日淩晨，周軍布陣完畢，莊嚴誓師，史稱“牧誓”。武王在陣前聲討紂王聽信寵姬讒言，不祭祀祖宗，招誘四方的罪人和逃亡的奴隸，暴虐地殘害百姓等諸多罪行，從而激發起從征將士的敵愾心與鬥誌。接著，武王又鄭重宣布了作戰中的行動要求和軍事紀律：每前進六七步，就要停止取齊，以保持隊形；每擊刺四五次或六七次，也要停止取齊，以穩住陣腳。嚴申不準殺害降者，以瓦解商軍。
誓師後，武王下令向商軍發起總攻擊。他先使“師尚父與百夫致師”，即讓呂尚率領一部分精銳突擊部隊向商軍挑戰，以牽製迷惑敵人，並打亂其陣腳。商軍中的奴隸和戰俘心向武王，這時便紛紛起義，掉轉戈矛，幫助周帥作戰。“皆倒兵以戰，以開武王。”武王乘勢以“大卒(主力)衝馳帝紂師”，猛烈衝殺敵軍。於是商軍十幾萬之眾頃刻土崩瓦解。紂王見大勢盡去，於當天晚上倉皇逃回朝歌，登上鹿台自焚而死。周軍乘勝進擊，攻占朝歌，滅亡商朝。爾後，武王分兵四出，征伐商朝各地諸侯，肅清殷商殘餘勢力。商朝滅亡。
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。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。殷商統治者對周人的戰略意圖缺乏警惕，放鬆戒備，自食惡果。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，其一敗塗地也就不可避免了。