平阳大战取得胜利以后，晋州刺史梁士彦劝谏周皇乘胜追击，周皇觉得有理，但是遭到诸多将领的反对。
认为周军应巩固战果，同时休养兵士，但周皇觉得机会难得，不可错失良机，于是于是不顾诸将劝阻，再次亲征攻齐。
周军一连攻克高壁、介休，兵锋直指晋阳。这令逃回晋阳城的齐皇高纬恐惧难安，高纬得知周军即将到达，于是想要逃亡北朔州。
倘若晋阳失守就继续北逃，投奔突厥。很快，齐皇高纬下令由安德王高延宗留守晋阳，并暗中将皇太后、太子等人送至北朔州，随时准备逃跑。
周军抵达晋阳，齐皇高纬立即任命高延宗为齐国相国，命其掌管晋阳军务，以示安慰。自己想连夜出城逃离突厥。
众将领苦劝，这才改变主意，才逃回邺城。齐皇身边的近臣见大势已去，遂四散而逃。穆提婆更是直接投降。
周皇为树立榜样，于是封穆提婆宜州刺史。有了这个“榜样”的例子，齐朝臣降周者络绎不绝。
在留守晋阳的勋贵和将领的支持下，相国高延宗在晋阳称帝，并打开晋阳府库，将其中的财货赏赐给守城的将士。
重赏之下，必有勇夫，齐军得以恢复了一些士气，高延宗凭借此举赢得了一定的人心，整顿收拢了近四万余士卒，准备作背水一战。
随后，高延宗令莫多娄敬显、韩骨胡守城南；和阿干子、段畅守城东；自己守防御薄弱的北门，试图借坚城抵御周军。
不料城东两将直接投降了周朝，并打开了晋阳城门。城外的周皇见状，便亲自指挥周军攻入东门。
然而战场瞬息万变，高延宗和莫多娄敬显知晓东门失守，立即打开城门率军杀出，各自击退城门前的敌军，绕至城东兵合一处，再从东门把周武帝和其亲兵夹击在晋阳城中。
高延宗亲率大军冲击，手持大槊在阵前往来奔驰。齐军士气大振，将攻入城中的周军阵形彻底冲散。
周军大乱，周武帝宇文邕眼看危在旦夕，好在有降者引路，这才幸免于难。
齐军取得大胜，高延宗认定周皇宇文邕已经死在城中，于是便放松了警惕，下令士卒人人纵酒欢庆，齐军从上至下都沉浸在胜利的喜悦之中。
此刻的北周帐中，周皇有些后怕，于是决定放弃征讨，想要返回关中，军中将领更是纷纷劝谏武帝放弃东征，徐徐图之。
但齐王宇文宪坚持不退军道：“自陛下克晋州，破高纬 乘胜逐北，以至于此。致令伪主奔波，关东响振，自古行兵用师，未有若斯之盛也。昨日破城，将士轻敌，微有不利，何足为怀。丈夫当死中求生，败中取胜。今者破竹，其势已成，奈何弃之而去？”
周皇也平静了下来，刚才是自己吓遭了，如今齐朝眼看唾手可得，若是放弃终是不甘。终于不再固执己见，他听从了齐王建议，选择继续进围攻晋阳。
次日清晨，周军重整旗鼓，再次攻打晋阳。齐军士卒昨夜欢庆过甚，没料到敌人会杀个回马枪，对其毫无防备。
齐军大败，高延宗被俘，晋阳就此易手。至此齐朝大势已去，其灭亡已经进入了最后的倒计时。
眼看就要到元日，周皇留上柱国宇文纯镇守晋阳，自己率领大军挺进邺城。而在另一边的邺城，齐朝皇上高纬自知大势已去，整日深居宫内不出，醉深梦死。
为了笼络人心，齐皇高纬听从宠臣谋划，开始大肆封赏群臣，一时邺城内三公多如牛毛。而后广宁王高孝珩奏请陛下将后宫美女、珍宝赏赐齐军将士，急召各地军队与周军再战。
齐皇大发雷霆，并拒绝其建议。侍中斛律孝卿又请求齐皇高纬巡视邺城守军以鼓舞士气，并为他撰好讲稿，请其讲话时要慷慨流泪，以激励将士。
但齐皇高纬却记不住讲稿内容，面对齐军将士大笑不止，其亲随侍从也跟着他笑。齐军将士无比寒心，纷纷说道：“身尚如此，吾辈何急！”邺城的北齐守军就此均失去战心。
齐皇高纬获悉周军开始朝邺城攻来，只得召集群臣商议，众人各执己见，齐皇更是不知所从，迟迟下不了抵抗的决定。
随着北周大军日益逼近，邺城人心日渐浮动，大批北齐官吏、军士出降。元日，齐皇高纬将皇位禅让给年仅八岁的太子高恒，自号为太上皇，决定将宗族分批南逃。
正月，高纬先使太皇太后迁至济州。高纬又派人护送幼主高恒东逃。正月十八，周军抵达邺城外，城内齐军出战却遭遇大败。高纬只得率领百余人逃至济州。邺城内纷纷投降，齐朝首都邺城被周军攻占。
高纬出逃以后，令丞相高阿那肱镇守济州关，为自己奔逃争取时间。高纬领幼主等一班人东逃至青州，准备南下投奔南陈。
但此时的高阿那肱已经不愿随着齐朝覆灭，于是投降了北周，跟随周军抓捕高纬。他为了向周皇邀功，给高纬提供了假消息，声称自己烧毁了桥梁，周军已被阻拦。
高纬听后大喜，于是暂缓了南下的计划，可短短两日后，周军就突然包围了青州，高纬仓皇出逃，很快就被周军尉迟勤追上，被俘后送往邺城。
周皇宇文邕在获悉已生擒了高纬和幼主高恒一班人后，命各路大军齐出，攻占北齐还未控制的各州郡。至二月，北齐全境基本平定，立国二十八年的北齐王朝就此覆灭，北周成功统一北方。
建德六年正月，北齐后主高纬被擒获，象征着与西魏、北周对峙近半个世纪的高氏王朝宣告灭亡。高纬被周皇宇文邕封为温公，随即押往长安看管。
由于高皇后期对于关东的统治过于残暴，使得山东之地的百姓、豪族、门阀很快接受了周朝的统治。
这意味着后主高纬失去了最后的利用价值，在短短六个月后，周皇宇文邕便将高纬以勾结宜州刺史穆提婆谋反的名义处死，顺带着诛杀尽整个高氏皇族。彻底消灭了北齐复国的可能性。
自此，北方一统。周朝占据了全部的黄河流域，再加上已经拥有的长江中上游等广大经济发达地区，其国力大大提升，经济、人口都远超从前。