Trận châu Khâm-châu Liêm
Ngày 27 tháng 10 năm 1075, Vi Thủ An dẫn 700 quân từ Tô Mậu vào đánh Cổ Vạn, chiếm được trại Cổ Vạn. Tin tức đến tận ngày 21 tháng 12 mới tới được triều đình nhà Tống. Tiếp theo, các mũi quân phía Tây lần lượt đánh chiếm trại Vĩnh Bình, Thái Bình, các châu Tây Bình, châu Lộc, trại Hoành Sơn.
Quân Tống bị thu hút vào phía Tây, nên lơ là phía Đông. Khi đạo quân phía Đông của Đại Việt tập kích, quân Tống đã không chống đỡ nổi. Ngày 30 tháng 12 năm 1075, châu Khâm bị chiếm. Ngày 2 tháng 1 năm 1076, châu Liêm thất thủ.Sau đó, Lý Thường Kiệt dẫn quân đến châu Ung cùng đạo quân phía Tây quyết tâm hạ thành châu Ung.
Trận thành Ung Châu
Từ ngày 10 tháng 12 năm 1075, cánh quân đầu tiên do Tông Đản chỉ huy đã kéo đến Ung Châu. Cánh quân chiếm được Khâm Châu tiến lên Ung Châu. Cánh chiếm được Liêm Châu tiến sang miền Đông Bắc chiếm châu Bạch. Ngày 18 tháng 1 năm 1076, đạo quân của Lý Thường Kiệt cũng tới thành Ung.
Tướng giữ thành là Tô Giám thấy thế quân Đại Việt mạnh nên đã áp dụng triệt để chính sách cố thủ để chờ viện quân.
Một lực lượng cứu viện của Tống do Trương Thủ Tiết chỉ huy đã đi vòng theo đường Quý Châu tới Tân Châu rồi đến giữ ải Côn Lôn giữa châu Tân và châu Ung. Đến cách Ung 40 km thì lực lượng bị Lý Thường Kiệt cho quân đón đánh. Trương Thủ Tiết, Nguyên Dụ, Trương Biện, Hứa Dự, Vương Trấn là các chỉ huy của lực lượng viện binh nhà Tống đều bị giết tại trận. Việc này vào ngày 4 tháng Giêng âm lịch (tức 11 tháng 2 năm 1076).
Thành Ung kiên cố lại có Tô Giám là tướng giỏi, nên quân Đại Việt đánh phá hơn 40 ngày không hạ được. Sau, quân Đại Việt bắt dân Tống, sai lấy túi đất đắp vào chân thành để leo lên đánh. Ngày 1 tháng 3 năm 1076, sau 42 ngày kiên cường kháng cự, thành Ung thất thủ. Tô Giám tự sát. Quân Đại Việt giết hết dân trong thành, tổng cộng 5 vạn người. Lý Thường Kiệt ra lệnh tiêu hủy thành lũy, phá kho tàng dự trữ trong vùng Tả Giang và lấy đá lấp sông chặn đường cứu viện của quân Tống.
Đại Việt rút quân
Việc nhà Lý đánh các châu Liêm, Khâm và Ung, thành công tiêu diệt khoảng 7-10 vạn quân và dân nhà Tống, và bắt được hàng ngàn người đem về Đại Việt cùng nhiều của cải. Sau khi hoàn thành mục tiêu phá hủy các căn cứ hậu cần của đối phương, quan quân nhà Lý rút về nước.