自1978年底以來，中國一直在進行一項祕密行動：在和越南接壤的邊境地區部署大量作戰部隊和武器準備。到1979年2月中旬，中國一共動員了9個主力軍和一些獨立步兵師，共計32個師；6個坦克團，500多輛坦克；4個炮兵師和若干個炮兵團，大約裝備了2000門火炮。此外，南海艦隊200多艘軍艦、空軍和海航的900多架飛機處於高度戒備狀態。

1979年1月，中國軍隊開始加強在邊境地區的武裝偵察活動，爲即將發起的進攻做準備工作。1979年1月和2月第一週，中國軍隊對越南的武裝滲透偵察多達幾百次，他們的目標是地方部隊哨所、武裝公安哨所，並抓捕落單的越南軍人。

1979年2月17日凌晨3時30分，中國軍隊動用大炮轟炸越南境內多個目標，隨後出動集60萬軍隊、500多輛坦克裝甲車、數千門各種口徑火炮，在長達1400多公里的邊境線上發起了全線進攻。中國軍隊的主要攻擊方向是諒山省和高平省，重要攻擊方向是黃連山省，次要攻擊方向是萊州省，牽制進攻方向則是廣寧省和河宣省。

面對來自北部邊境的，兵力超過60萬人，裝備數百輛坦克和數千門重型火炮的中國軍隊，越南北部邊境六省在1979年2月17日只有武裝警察部隊，當地民兵和主力部隊7個步兵師，總兵力約爲7萬人。在武器裝備、兵力人數方面和中國軍隊相比差距巨大。但是主力部隊、地方部隊、武裝公安部隊、民兵，團結一致地勇敢地阻止了實力數倍於己的中國軍隊的前進。

在戰爭初期，越南方面不急於調動戰略預備隊投入作戰，也不匆忙從柬埔寨戰場撤回主力軍，而主要依靠當地綜合力量，也就是使用第一軍區和第二軍區的武裝力量（包括正規軍和民兵），同時調遣部分位於縱深的部隊增援前線。

經過第一階段10天的戰鬥，第一軍區和第二軍區的武裝力量，在越南北部地區各省人民的支援下，消滅中國軍隊大批有生力量，瓦解了中國軍隊“速戰速決”的預定計劃，兵迫使對方使用戰略預備隊參戰。

但是中國軍隊還是憑藉兵力和武器裝備方面的絕對優勢，逐步從邊境地區向越南縱深推進，分別佔領老街市（2月19日）、高平市（2月24日）、柑塘市（2月25日）和諒山市（3月5日）等重要城市。

面對前線的緊急情況，越南方面決定動用各主力兵團，開展大規模的全線反擊。1979年3月，最高統帥部已經迅速將主要武裝力量轉移到北部地區，同時3月2日決定在諒山戰場成立第5軍。第1軍、防空空軍和其他技術兵種的主要單位都處於戰備狀態。爲了發揮全國的力量爭取勝利，3月5日，越南國會常務委員會決定實行全國總動員，按照法定程序，越南主席孫德勝根據國會常務委員會的決定，發佈了實施全國總動員的主席令。

中國軍隊由於遭受嚴重的損失而未能達到所提出的目標，1979年3月5日晚，中國方面宣佈撤軍回國。爲了表達善意，同時希望恢復兩國關係, 越南方面命令北部邊境地區武裝力量和人民停止反擊，爲中國軍隊撤軍回國創造條件。截至1979年3月18日，中國軍隊全部撤出越南。

北部邊境軍民的激烈抵抗，給中國軍隊造成了重大損失，他們大約有62500人傷亡，200餘人被俘。爲了打贏這場殘酷的戰爭，越南方面也付出了巨大的代價，蒙受了沉重的損失：部隊幹部戰士傷亡3萬餘人，數以萬計的平民在戰火中喪生。高平、諒山、柑塘、老街4個市幾乎被完全摧毀，320個鄉鎮、735所學校、41個農場、81個工廠、礦山和38個林場被摧毀。40萬頭牛被殺，被劫走。在六個邊境省份的350萬人中，約有50%的人失去了房屋、財產和生活設施。