武王出師前占卜吉凶，結果得兆不詳，一向迷信的人們開始有些動搖。姜尚偏重人事，而輕枯草朽骨（指占卜用的蓍草和龜甲）之驗，力勸武王勿失良機。他說：“順天之道未必吉，逆之未必兇。若失人事，則三軍敗亡，且天道鬼神，視之不見，聽之不聞。智者將不以爲法，愚者將拘泥之。若乃好賢而能用，舉賢而得時，則不看時日而得時，則不看時日而事利，不假（借）卜筮而事吉，不禱祀而福從。”武王奮然而起，遍告諸侯：“商紂犯下滔天大罪，天地共誅！”遂以姜尚爲主帥，統領兵車三百乘、虎賁（猛士）三千員、甲士四萬五千人，出兵東征。
周軍行至中途，屢遇暴雨狂風、雷電交加的天氣，甚至抜樹毀屋，折旗毀乘。姜尚見上下交互不安，就把虛無飄渺的天地鬼神，來推行人事，理直氣壯地打出弔民伐罪的旗號。
在這一方有難，八方響應的鼎沸之際，周軍的東進使各地諸侯紛紛前來會師，諸侯庸（今湖北竹山）、蜀（在今川西、陝西）、羌（散居甘肅等地）、髳（今湖北平陸）、微（今陝西眉縣）、瀘（今湖北襄樊西南）、彭（今湖北房縣）、濮（在今川東、鄂西）等族的部衆，也都隨機加入其中。周軍前歌後舞，士氣高漲。十二月，就從孟津渡過黃河，直撲商都朝歌。
正月甲子日清晨，周軍與諸侯兵到達商郊牧野（今河南汲縣），離朝歌七十里。在這裏，武王召開了被史冊稱之爲“牧誓”的誓師大會，歷數紂王聽信婦言、不祭祖宗、不認親族、召集四方罪人和逃亡奴隸等罪行，此舉意在激起人神公憤，號召從徵各國同仇敵愾。
會後，周及各路諸侯陳兵於牧野，引商軍出都決戰。此時，商紂王的大軍卻陷於侵略東南方的夷人之地，無法分身。驟聞大敵壓境，商紂只得臨時驅使十七萬（一說七十萬）奴隸和戰俘倉促應戰。姜尚親自爲前鋒，率虎賁和兵車衝擊商軍。商軍雖多，卻無鬥志，居然陣前倒戈，引導周軍殺向朝歌。紂王見大勢已去，恍然登上鹿臺，蒙衣自焚而死。在中國歷史上存在五百餘年（一說六百年）的奴隸制國家，至此滅亡。這一站就是歷史上著名的“牧野之戰”。
紂王死後的第二天，周武王與姜尚等就召集衆人慶祝成功，並將伐紂義舉上告天神。然後，散發鹿臺所積之錢，發放鉅橋所囤之粟，來賑濟民衆；封比干之墓，釋箕子之囚，表商容之閭（巷門），用以取悅殷商貴族；斬紂王寵妃妲己，遣散後宮，來表示體恤民情，安撫民心。在取得軍事上的決定性勝利之後，又接着展開這般強大的政治攻勢，足令殷商臣民心悅誠服地歸順周王。人們欣喜地稱頌說：“周王對於仁人，死者尚能封其墓，何況對於生者！周王對於賢人，逃者尚能表彰其閭，何況對於存者！周王對於財物，早先集聚起來的還要散發下去，豈能重行征斂！周王對與女色，已入宮的都要歸送父母，豈能再事搜選！”
周軍在佔領朝歌后繼續四處出擊，征伐殷商的盟邦，基本上控制了原先商王朝統治的主要地區。同年四月，正式建立了周王朝。