就在洛阳那里，曹丕和荀攸试探着从杨烈那里得到杨烈对于曹军面对孙刘两家联手的推测的时候，在大江之上，战事已经开始了。
关羽抢在曹军进占江陵的前面，运回江夏了一批米粮辎重，使得刘琦刘备属下的兵马士气大振，再有江东孙权答应联盟之后，随即周瑜就带领三万精锐水军，和刘琦刘备的兵马在江夏会和之后，沿江而上，进到樊口，准备会同关羽驻军，重夺江陵，然后用水军封锁大江，截断曹军渡江的意图，免得让曹军的优势骑军，对于江南诸地，造成威胁。
双方在赤壁附近遭遇，这是一场遭遇战，双方没有预设战场。是对航道控制权的争夺，胜利方可以控制整个航道。遭遇后首次交战曹操不利，而且军中已经流行疾病，所以曹军败退后就在北岸边驻扎；同时联军水军在南岸驻扎，双方隔江对峙。
此时的曹军分为两部，曹操本部和赵俨、程昱所共同率领的一部。曹操本部屯于乌林、赤壁，水军和陆军并进，不过这一部是水军为主。
赵俨担任护军都督七军，再加上程昱军直接沿汉水进攻江夏。距离本部并不太远。
江东以周瑜和程普为左右都督，进到樊口和关羽所带水军会和。初战之后，到赤壁南岸屯驻。关羽依旧驻守樊口。
曹军在北岸乌林驻扎，发觉荆州水军作战不力，就下令以铁锁连舰，首尾相接，阵势浩大。用来让曹军中精锐的北方兵马，好适应江上的风浪颠簸。不至于晕船到不能作战。
黄盖观察出了破绽，献计于周瑜，认为敌众我寡，不能够打持久战，当用火攻。周瑜乃令黄盖率蒙冲斗舰十艘，载燥荻枯柴，灌油其中，裹以帷幕，上建旌旗，预先准备走舸，系于其尾。
先给曹操送上诈降书，当时东南风大起，黄盖统领战舰为先锋，到了长江中央举帆，周瑜、刘备的水军随后出发。
曹军的官吏和将士出营观望，都说黄盖来降。就在距离北军二里余外，黄盖下令纵火烧船，船的速度如同箭一般冲入曹军的连环战舰，火烈风猛，火烧很快就蔓延到了岸上的军营。
顷刻间烟炎点亮天际，长江之水烧的沸腾，周瑜精锐继其黄盖其后而来，刘备水军亦纵火烧船，雷鼓大震间，北军将士烧死溺死者甚众。
先锋黄盖在指挥作战时中箭堕入长江，让吴兵救起后随意放在一旁，黄盖勉强喊着韩当的名字，这才得救。
而在乌林赤壁以西，就是有名的云梦泽，虽说其中有着道路，可供通行。
但是慌不择路的情况之下，曹军撤退，途中曾迷失道路。再走通往华容的道路返回，当时道路泥泞，天又刮着大风，曹操令虚弱的士兵用杂草来铺路，骑兵得以通过，而虚弱的士兵被撤退的人马所践踏，陷入泥中被活活踩死。
周瑜、刘备水陆并进，趁胜追击。周瑜水军逆流而上直取江陵。刘备、黄盖的水军则进入洞庭湖，黄盖军转入沅江夺取了武陵郡的治处临沅，被孙权任为武陵太守。刘备逆湘江进攻长沙的治处临湘，长沙太守韩玄没有抵抗就已向刘备投降。
曹操逃回江陵后，原本想留曹仁、乐进、满宠等分守各处，但周瑜追兵已到，无奈令大军返回北方。在撤退中还抛弃了因病虚弱的士兵，当时急忙撤退，大量士兵被饿死，整场大战的结果是曹军死伤大半。
周瑜带兵一直追到南郡，刘备则乘机夺取了荆南三郡，作为根基。
倒是江夏却被曹军攻破，但刘琦早已带领兵马，护送百姓，撤往荆南。