韩当和周泰得知刘备已经将营地移到凉爽的地方，急忙向陆逊报告。陆逊听后大喜，亲自带兵去观察情况。他们看到一处平地上驻扎着不到一万人的军队，大部分是老弱残兵，旗帜上写着“先锋吴班”。周泰表示这些士兵在他看来就像儿戏一样，愿意和韩当分两路攻击他们。如果失败，愿意接受军法处置。但陆逊观察了很久后，用马鞭指着前方说：“山谷中隐隐有杀气，下面一定有伏兵。所以他们在平地上布置这些弱兵来引诱我们。我们千万不能出击。”众将听后都觉得陆逊太懦弱。
第二天，吴班带兵到关前挑战，耀武扬威，辱骂不断。他们中有的甚至脱下衣服和盔甲，赤身裸体地或睡或坐。徐盛和丁奉向陆逊报告说：“蜀兵太欺负我们了！我们愿意出击！”但陆逊笑着说：“你们只凭血气之勇，还不懂孙武、吴起的精妙兵法。这是他们的诱敌之计，三天后必定能看出他们的诡计。”徐盛问：“三天后，他们移动营地已经稳定了，我们怎么还能攻击他们呢？”陆逊回答：“我正希望他们移动营地。”众将听后都哂笑着退下。
三天后，陆逊召集众将在关上观望，发现吴班的军队已经撤退。陆逊指着前方说：“杀气已经起来了，刘备一定会从山谷中出来。”话还没说完，就看到蜀兵都全副武装地簇拥着刘备而过。吴兵看到这一幕都吓得胆战心惊。陆逊说：“我之所以不听从你们攻击吴班的建议，正是因为这个。现在他们的伏兵已经出动，十天之内我们必定能打败蜀国。”众将都表示怀疑：“打败蜀国应该在初时就做，现在他们的营地连绵五六百里，相互坚守了七八个月，各个要害地方都已经固守了，我们怎么可能打败他们呢？”但陆逊解释说：“你们不懂兵法。刘备是当世的枭雄，智谋过人。他的军队刚开始集结时法度精严、专心一意。但现在他们已经坚守了很久没有得到我们的便宜，士兵疲惫不堪、士气低落，现在正是攻击他们的好时机。”众将听后才叹服不已。
陆逊已经制定了打败蜀国的策略，于是写信派遣使者向孙权报告说很快就能打败蜀国。孙权看后非常高兴：“江东又有这样的人才我还有什么可担心的呢？虽然其他将领都说他懦弱但我不相信。现在看来他果然不是懦弱的人。”于是孙权调集大量吴兵前来接应陆逊。
与此同时刘备在猇亭驱使全部水军顺流而下沿江扎下水寨深入吴境。黄权劝谏说：“水军沿江而下进攻容易但后退就难了。我愿意做前锋陛下应该在后面坐镇这样万无一失。”但刘备不听从：“吴贼已经吓破了胆我现在大举进攻有什么能阻挡我的呢？”众官再三苦劝但刘备就是不听。于是他分兵两路：命令黄权率领江北的军队防备魏国的进攻；自己则亲自督率江南的各路军队在江的两岸分别扎下营寨准备进攻。
这个消息被魏国的细作探知后连夜报告给了魏主。魏主听后大笑说：“刘备快要失败了！”群臣都问为什么魏主解释说：“刘备不懂兵法哪有连营七百里而能抵挡敌人的呢？在包原隰险阻的地方屯兵是兵法的大忌。刘备必定会被东吴的陆逊打败。十天之内就会有消息传来。”群臣还不相信都请求调兵防备但魏主说：“如果陆逊赢了必定会率领全部吴兵去攻取西川。到时候吴兵远去国内空虚我们就可以虚张声势地派兵助战同时命令三路大军一齐进攻东吴就可以轻而易举地拿下它了。”众人都拜服不已。于是魏主下令让曹仁率领一路军队出濡须曹休率领一路军队出洞口曹真率领一路军队出南郡：“三路大军会合的日期定下来后就暗中袭击东吴。我随后会亲自前来接应。”调遣完毕后他们开始等待时机。
马良到达蜀川后，立刻去见孔明，并呈上了刘备营地的布局图。孔明看图后，拍案叫苦，责问是谁让皇上如此布寨，认为此人应被斩首。马良回答说这都是皇上的决策，孔明听后长叹，“汉朝气数将尽了！”马良询问原因，孔明解释说，在包原隰险阻这样的地形扎营是兵家大忌，如果敌人用火攻，将无法解救。更何况，连营七百里，如何拒敌？祸事不远了！陆逊坚守不出，正是看破了这一点。他嘱咐马良要速去见刘备，改变营地布局，否则将有大祸。马良担忧如果吴兵已经得胜怎么办，孔明却安慰他说，陆逊不敢来追，成都可保无虞。他还透露自己在鱼腹浦已经布下了十万大军，以备不时之需。马良对此表示惊讶，因为他数次经过鱼腹浦都未曾见过一兵一卒。孔明却神秘地说：“以后你自然会看到，现在不必多问。”之后，马良火速赶回御营向刘备传达孔明的意见。
与此同时，陆逊看到蜀兵开始懈怠，不再提防，于是召集将士，准备发起攻击。他计划先取江南岸一营，询问谁敢去取。韩当、周泰、凌统等人都应声而出，愿意前往。然而，陆逊却都不用他们，唯独选择了阶下的末将淳于丹，命他带领五千军去取江南第四营。陆逊还特地嘱咐徐盛、丁奉二人，让他们在寨外五里屯兵，如果淳于丹败回，有兵赶来，就出兵相救，但不可追击。
黄昏时分，淳于丹领兵前进，到达蜀寨时已是三更之后。他命令众军鼓噪而入，然而蜀营内的傅彤却引军杀出，挺枪直取淳于丹。淳于丹敌不住，拨马便回。这时，喊声大震，一彪军拦住去路，为首的大将是赵融。淳于丹夺路而走，折损了大半兵力。正在危急之时，山后又有一彪蛮兵拦住去路，为首番将是沙摩柯。淳于丹死战得脱，背后三路军又赶来追杀。等他离营五里时，吴军的徐盛、丁奉二人两下杀来，蜀兵退去，救了淳于丹回营。
淳于丹带箭回见陆逊请罪，但陆逊并未责怪他，反而说这是为了试探敌人的虚实。他透露已经定下了破蜀之计，徐盛、丁奉二人却对蜀兵的势力感到忧虑，认为难以破敌。陆逊笑着解释说：“我这条计策，只瞒不过诸葛亮。幸运的是此人现在不在这里，使我能够成功。”接着，他召集大小将士听令，命令朱然从水路进兵，来日午后东南风大作时用船装载茅草依计而行；韩当引一军攻江北岸；周泰引一军攻江南岸；每人手执茅草一把内藏硫黄焰硝各带火种各执枪刀一齐而上；但到蜀营后顺风举火；蜀兵四十屯只烧二十屯每间一屯烧一屯；各军预带干粮不许暂退；昼夜追袭只擒了刘备方止。众将听了军令后各自领命而去。
刘备正在御营中思考如何打败吴国，忽然看到帐前的中军旗幡无风自动，于是他询问程畿这意味着什么。程畿猜测可能是吴军要来劫营，但刘备认为昨夜已经杀尽了吴军，他们不敢再来。然而，程畿提醒说，如果是陆逊试探的话，那就另当别论了。正谈论间，有人报告说在山上看到吴兵都沿着山往东去了。刘备认为这是疑兵之计，命令军队不要轻举妄动，同时派遣关兴和张苞各自带领五百骑兵出去巡查。
黄昏时分，关兴回来报告说江北营中火起，刘备急忙命令关兴去江北，张苞去江南探明情况。如果他们遇到吴兵，就立即回来报告。两人领命而去。初更时分，东南风突然刮起，御营左屯起火。当他们正要去救火时，御营右屯也起火了。风助火势，树木都被点燃，喊声震天。两屯的军马都奔出御营，自相践踏，死者不计其数。后面吴兵杀到，也不知道有多少军马。
刘备急忙上马，奔向冯习的营地时，发现那里也是火光冲天。江南、江北，照耀得如同白日。冯习慌忙上马带着数十骑逃走，正好遇到吴将徐盛的军队，双方交战在一起。刘备看到后，拨马向西逃走。徐盛舍弃了冯习，引兵追来。刘备正惊慌时，前面又有一支军队拦住去路，是吴将丁奉。两下夹攻之下，刘备大惊失色，四面无路可逃。
突然喊声大震，一彪军杀入重围之中来救刘备，原来是张苞率领的御林军。他们合兵一处继续逃跑，但背后的吴兵仍然紧追不舍。当他们逃到一座名叫马鞍山的山前时，张苞和傅彤请求刘备上山暂避。然而刚上山时山下喊声又起原来是陆逊的大队人马将马鞍山团团围住。
张苞和傅彤死守山口而刘备则遥望远处的火光不断死尸重叠塞满了江面。次日吴兵又四处放火烧山军士们四处逃窜刘备也感到惊慌失措。在火光之中一员将领带着数名骑兵杀上山来原来是关兴。他请求刘备尽快奔向白帝城再收拢军马因为四周的火光已经逼近不能久留。刘备问谁敢断后傅彤表示愿意以死担当此任。
当天黄昏时分关兴在前张苞在中留傅彤断后保护着刘备杀下了山。吴兵看到刘备逃跑都想要争功于是各引大军遮天蔽日地往西追赶。刘备命令军士们脱下袍铠塞住道路并点燃以阻挡追兵。在逃跑的过程中喊声大震吴将朱然引一军从江岸边杀来截住了去路。刘备绝望地大喊：“朕死于此矣！”然而关兴和张苞纵马冲突却被乱箭射回身受重伤无法突围。
就在刘备万分危急之际天色已经微微明亮。只见前面喊声震天一彪军队杀入重围之中原来是常山赵子龙前来救驾。当时赵云正在川中江州听闻吴蜀交战的消息后立即引军前来救援。他远远看到东南一带的火光冲天心中一惊探视之下才发现刘备被困。于是他奋勇冲杀而来与吴军交战。陆逊听闻是赵云领兵前来急忙命令军队撤退。在赵云的奋力冲杀下他们终于杀散了吴兵救出了刘备并一路护送他逃向白帝城。
刘备虽然得以逃脱但是心中仍然挂念着其他将士的安危。他问赵云：“朕虽然得以逃脱但是诸将士将怎么办呢？”赵云回答说：“敌军还在后面我们不能久留。陛下请先进入白帝城歇息臣再去引兵救援其他将士。”于是刘备带着仅存的百余名士兵进入了白帝城。
后人有一首诗赞美陆逊道：“持矛举火破连营玄德穷奔白帝城。一旦威名惊蜀魏吴王宁不敬书生。”同时傅彤在断后的战斗中表现英勇被吴军八面围住。丁奉大喊道：“川兵已经死伤无数投降的也很多。你们的主公刘备已经被我们擒获了。现在你孤军奋战力竭势穷为什么不早点投降呢？”
傅彤大声呵斥道：“我是汉将，怎能向吴狗投降！”他挺枪纵马，率领蜀军奋力死战，战斗了不下百余回合，来回冲突，但仍无法脱身。最后，傅彤长叹一声：“我今天就要命丧此地了！”话音刚落，他口中吐血，死在了吴军之中。后人有一首诗赞美傅彤：
彝陵吴蜀大交兵，陆逊施谋用火焚。
至死犹然骂“吴狗”，傅彤不愧汉将军。
蜀国的祭酒程畿，单枪匹马奔到江边，招呼水军迎敌。然而吴兵紧随其后追来，水军四散奔逃。程畿的部将喊道：“吴兵来了！程祭酒快跑吧！”程畿愤怒地回答：“我自从跟随主上出征，从未临阵脱逃过！”话还没说完，吴兵已经迅速包围上来，四面无路可逃。程畿拔剑自刎。后人也用诗来赞美他：
慷慨蜀中程祭酒，身留一剑答君王。
临危不改平生志，博得声名万古香。
当时，吴班和张南长时间围攻彝陵城。突然，冯习赶到，说蜀兵已经败退，于是他们引军去救刘备。孙桓这才得以脱身。然而，张南和冯习在行军途中遭遇了吴兵的夹攻，他们奋力抵抗，但无法脱身，最终死在了乱军之中。后人也有诗来赞美他们：
冯习忠无二，张南义少双。
沙场甘战死，史册共流芳。
吴班杀出重围后，又遇到了吴兵的追赶。幸运的是，他遇到了赵云，被救回了白帝城。与此同时，蛮王沙摩柯在逃跑过程中遇到了周泰。他们交战了二十多个回合后，沙摩柯被周泰所杀。蜀将杜路、刘宁等人都投降了吴国。蜀营中的所有粮草器械都被吴军夺走，降者无数。
在吴国的孙夫人听到猇亭兵败的消息后，误传刘备已经阵亡。她驱车赶到江边，望着西方痛哭流涕，最后投江而死。后人在江边为她立了一座庙，称为枭姬祠。还有人为她作诗表示哀悼：
先主兵归白帝城，夫人闻难独捐生。
至今江畔遗碑在，犹着千秋烈女名。
陆逊大获全胜后，率领得胜之兵向西追击。当他们离夔关不远时，陆逊在马上看到前面临山傍江的地方有一股冲天而起的杀气。他立刻勒马回头对众将说：“前面一定有埋伏，我们不可轻进。”于是，他命令军队倒退十余里，在地势空阔的地方排成阵势以防御敌军。接着他派出哨马前去探视情况，但回报说并没有军队驻扎在那里。陆逊不相信亲自下马登高望去确实看到了杀气再次腾起。他再次派人仔细探视但回报仍然说前面没有一个人一匹马。陆逊看到太阳即将西沉杀气却越来越重心中开始犹豫。他命令心腹人再次前去探看回报说江边只有八九十堆乱石并没有人马。陆逊感到非常疑惑便找来当地人询问。
当地人告诉他：“这里名叫鱼腹浦。诸葛亮入川时曾驱兵到此取石排成阵势在沙滩之上。从此以后这里就常常有气如云从内而起。”陆逊听完后上马带领数十骑前来观看石阵。他立马于山坡之上只见四面八方都有门有户。陆逊笑着说：“这只是迷惑人的把戏而已并没有什么实际作用！”说完他便引数骑下山坡来直入石阵观看。部将提醒他天色已晚请他早点回去。但当陆逊想要走出石阵时突然狂风大作一霎时间飞沙走石遮天盖地。他只见怪石嵯峨槎桠似剑横沙立土重叠如山江声浪涌有如剑鼓之声。陆逊大惊失色说：“我中了诸葛亮的计策了！”他急忙想要回去但却发现无路可走。正在他惊疑不定的时候忽然看见一位老人站在马前笑着对他说：“将军想要走出这个石阵吗？”
陆逊说：“希望长者能引我出去。”于是，老人拄着拐杖缓缓前行，径直走出了石阵，毫无阻碍，一直送到山坡之上。陆逊问：“长者是何人？”老人回答：“我是诸葛孔明的岳父黄承彦。当初小婿入川时，在此布下了这个石阵，名叫‘八阵图’。这个阵有八门，反复变化，按照遁甲的休、生、伤、杜、景、死、惊、开排列。每日每时都在变化，其威力可比十万精兵。他临走时曾嘱咐我：‘如果有东吴大将迷失在阵中，不要引他出来。’但我刚才在山岩上看到将军从‘死门’进入，猜想你不识此阵，必定会被困住。我一生行善，不忍心看你陷落于此，所以特地从‘生门’引你出来。”陆逊问：“您曾学过这个阵法吗？”黄承彦说：“这个阵变化无穷，我无法学。”陆逊慌忙下马拜谢后离去。后来杜甫有诗赞曰：“功盖三分国，名成八阵图。江流石不转，遗恨失吞吴。”
陆逊回到营寨后叹息道：“孔明真是‘卧龙’啊！我比不上他！”于是下令班师回朝。左右问：“刘备兵败势穷，困守一城，正是我们乘势攻击的好时机，为何看到石阵就退兵了呢？”陆逊说：“我并不是因为害怕石阵而退兵。我预料到魏主曹丕的奸诈程度与他父亲无异。现在他知道我们在追赶蜀兵，必定会乘虚来袭击我们。如果我们深入西川，就很难及时撤退了。”于是命令一名将领断后，陆逊率领大军返回。
退兵还不到两天时间，就有三路人马飞报来消息：“魏兵曹仁从濡须出兵、曹休从洞口出兵、曹真从南郡出兵，三路兵马共计数十万大军星夜兼程赶至边境，不知道他们有何意图。”陆逊笑着说：“这不出我所料。我已经命令军队前去迎战了。”