西伯姬昌在位五十年，還沒來得及完成滅商大計就溘然長逝。雖然直到去世，姬昌都沒能真正向商發起進攻，但是在姜尚的輔佐下，他為子孫後代推翻商朝的統治奠定了堅實的基礎。姬昌去世後，謚號文王，他的兒子姬發即位，就是周武王。武王繼承了他父親的遺志，積極為進攻商朝做準備。為了便於進攻商都朝歌，他還將都城由豐遷至鎬。
此時的商朝，在暴君紂王統治下，政治已十分腐敗。為了試探商朝的實力和天下對攻打商朝的反應，武王在繼位的第二年，以祭奠文王為名，率大軍先西行至畢原（今陝西長安）的文王陵墓，然後轉而東行向朝歌前進，抵達黃河南岸的孟津（今河南孟津東北）。武王自稱太子發，在軍中豎起父親西伯昌名字的大木牌，意在文王仍是大軍統帥。聞訊趕來參加參加會盟的有八百多諸侯。在盟會上，武王舉行了誓師儀式，並發佈誓詞，眾諸侯力勸武王立即攻向朝歌。但是武王和姜太公認為，商朝的軍事實力仍不可小覷，攻打商朝還不是時候。於是，以「諸位不知天命」告誡大家要靜待時機成熟，並下令全軍渡過黃河，班師回西土，等待時機。這就是歷史上有名的「孟津觀兵」，通過這次大規模的軍隊檢閱，武王看出人心向周，商紂王已經眾叛親離。
商朝西面的危機剛緩解，東夷又乘機大規模攻商。紂王集結重兵朝東夷發起了進攻。在對東夷的作戰中，雙方戰鬥激烈。東夷人勇猛善射，可是商軍配備精良，武器都是青銅打造，精巧鋒利，殺傷力大。不僅如此，在戰鬥中，商軍甚至組織象隊參戰，古書中有「商人服象為虐於東夷」的記載。商軍在戰鬥中佔盡優勢，東夷的軍隊一批批倒了下去，眾多夷人成了俘虜，淪為奴隸。
紂王指揮商軍乘勝進軍，勢不可擋，一路衝殺，一直打到了長江下游，降服了大多數東夷部落，俘虜了成千上萬的東夷人。為了永絕後患，紂王甚至開通了一條大道，通往東夷，以便東夷起事時，可以迅速調兵鎮壓。自此，中原和東南一帶得以互通，加強了中部和東南部的聯繫，使商朝的文化得以在東南地區的長江流域廣泛傳播。長江流域自然地理條件優越，當地人又吸收了先進的農耕文明，發展非常迅速。
但這次征戰曠日持久，不斷發兵加重了民眾的負擔，商朝國力大損，加速了滅亡，因此《左傳》中有「紂克東夷而隕其身」的說法。
根據《左傳》的記載，紂王很可能就是在這次征伐東夷的戰爭中，路過有蘇氏部落，擄獲了妲己。紂王有了妲己後，對她寵愛有加，雖然連年征戰使得國力空虛，他卻不思進取，反而更加驕奢婬逸，造鹿台，制炮烙之刑。良臣比干、箕子忠言進諫，一個被殺，一個被囚。太師、少師見紂王已不可救藥，帶著商朝宗廟祭器，逃離朝歌，商王朝內部矛盾更加激化。
武王跟姜尚認為時機已到，是時候發兵了。於是，武王通告各諸侯國，果斷決定向朝歌進軍，進行滅殷的最後決戰。
大約在公元前1046年，周武王率領兵車300輛，衛軍3000人，士卒4.5萬人，在孟津渡過黃河，到達朝歌郊外70里處的牧野（今河南衛輝南），與周同盟的庸、蜀、羌、微、盧、彭、濮等方國的兵車4000乘會合。
戰前，武王舉行了誓師大會，向全軍發表誓詞，即《尚書·牧誓》。誓詞中列舉了紂王只唯妲己婦人之言是聽，背棄祖先等罪狀，說明伐紂是恭行「上天之意」，同時要求將士們在作戰中要嚴明紀律、英勇殺敵。
周武王的大軍都已兵臨朝歌郊外，商紂王這才驚醒，趕緊停止歌舞宴樂，召集大臣商議對策。此時，紂王的軍隊主力在外地，城內兵力空虛，不得已，紂王把囚犯、奴隸、戰俘武裝起來，湊了十七萬人開向牧野，倉促應戰。
雙方在牧野展開決戰，周軍士氣高漲，奮勇衝殺；商軍則人心渙散，毫無鬥志。武王利用人們對商紂的怨恨不滿，鼓動兵士起義。結果，商軍臨時組織的軍隊陣前倒戈，掉轉矛頭為武王的軍隊開道，殺入朝歌。這就是著名的「牧野之戰」。
紂王見大勢已去，連夜退回朝歌，登上鹿台，自焚身死。周武王完全佔領商都，商朝就此滅亡，之後，武王建立周朝，史稱「西周」。