仁寿四年底，刘方命宁长真、李晕率数千主力从越裳翻越山脉，直逼林邑国腹地；而刘方亲自率领大将军张愻、司马李纲等人统帅水师出比景港（今越南广平省巴洞以北地带），奇袭林邑主力军身后。
大业元年正月初，刘方军队近万人乘坐数百艘战舰到达林邑出海口。
林邑国王梵志正率军应对北面的隋军，这次猝然遇袭，措不及防，仓促应战，阻击军队立刻被刘方击败。梵志兵败逃走，又命麾下分兵把守各处要道，阻击刘方。
这时梵志麾下有人献计，隋军强大，不可力敌，可诱敌深入，以象兵破之。
刘方一路追击溃逃的梵志，主力渡过阇黎江（今越南中部日丽河）。而此时林邑增援的士兵乘坐巨象，从四面八方攻来。
隋军多是北方人，根本没有见过能够征战大象，双方刚一接战，刘方所部便遭遇失利。刘方眼看大象皮糙肉厚，难以一战，便命人挖了许多小坑，用草盖上，作为陷阱。
刘方让士兵向林邑军队发起挑战，两军交战，隋军佯作战败不敌，立刻向后退去。林邑士兵得胜，便趁机追击隋军。他们乘坐的大象很多陷入小坑被绊倒，于是林邑士兵非常惊恐，军队大乱。
刘方立刻命埋伏好的士兵用弩射击大象，大象受伤惊惧，立即四散逃跑，根本无法约束，因此将林邑军的阵势践踏扰乱。刘方趁机用精兵继续进攻，林邑军大败，被俘杀者超过万余人。
敌军一路败退，溃败百里。隋军一路追击，历区粟（今越南广治省广治河与甘露河合流处）、六里，前后数战，每战必捷，遂至大缘江（今越南中部香江）。
此时林邑人对于隋军，根本无计可施。他们集中兵力沿江据守，不过却没太多长进，还是使用老方法，立栅据险，与隋军对抗。对于破除这种江边的立栅，隋军已富有经验，因此并不困难的又击败了对方，渡过了大缘江。
刘方率军追击，屡战屡胜，追过了马援铜柱以南，用了八天就打到林邑的国都典冲城。三月，屡战屡败的梵志放弃了都城，逃到了海上。刘方率军入城，缴获用金子铸成的庙主牌位十八枚。
杨广闻询大喜，此乃其登基之后第一次开疆拓土之功，因此杨广不准备见好就收，而是下令在林邑故地上设置三州十二县，使其永为中国之土。
正常情况下，隋军大胜，此战便也结束了。不过刘方所部都是北方人，肯定不能在此长居，因此刘方乃刻石立碑，记录了这次征伐的功绩，尔后带着战利品返回。
朝廷又安排刘方的司马李纲，率领岭南本地的士兵，前来接手林邑，处置林邑被占领后的事务。
南土炎热多雨，北方士卒，包括刘方本人在内，都不能适应此种特殊气候，士卒多患脚肿，死者十之四五。而刘方到了交趾，也患病死于途中。
刘方一死，军心涣散。
而隋军主力撤后，林邑王梵志则趁机卷土重来，赶走了留守的隋军，重占国土。至此，刘方数年攻伐林邑之成果，毁于一旦。