宋师下荆、湖之后，蜀相李吴曾主张通使于宋，以保平安。但掌管军政机要的王昭远则主张抗宋，他一方面率兵屯峡路，增置水军，另一方面又与蜀山南节度判官张延伟策划，劝说蜀主派赵彦韬等以蜡书间行，约北汉济河同举兵，夹攻宋兵。但赵彦韬到汴粱后偷偷将蜡书献给了宋太祖。
宋太祖见出师有名，便命王全斌为西川行营都部署，王仁赡、曹彬为都监，率领步兵、骑兵共六万人，分道西进伐蜀。王全斌与崔彦进等由凤州（今陕西风县东北）进，刘光义及曹彬等由归州（今湖北秭归）进。蜀主得知军情后，匆匆以王昭远为都统，赵崇韬为都监，韩保正为招讨使，帅兵拒宋。行前，蜀主命左仆射李吴饯于郊，振臂誓言：我此行不只克敌，还当轻取中原。
十二月，王全斌等克万仞、燕子二砦，遂取兴州 （今陕西略阳），连拔石圌等二十余砦，获粮四十万。全斌先锋史延德与蜀将韩保正、李进等战于三泉砦，史延德生擒二将，大获全胜，夺粮三十万。宋师南至罗川，蜀师依江列阵以待。崔彦进遣张万友夺其桥，蜀兵退保大漫天砦。彦进、万友与康延泽分三道击之，蜀人悉其精锐逆战，大败而溃。
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王昭远等复引兵迎敌，三战皆败，昭远渡桔柏江、焚梁，退保剑门（今四川剑门关）。与此同时，刘光义、曹彬率师趋夔州 （今四川奉节），距鏁江三十里，舍舟步进，先夺浮梁，复牵舟而上，攻取夔州城。
三年（965）春正月，王全斌进次益光，继克剑门，斩首万余，活捉蜀枢密使王昭远、泽州节度使赵崇韬。不久，蜀主孟昶出降，蜀平。