公元222年正月，蜀汉吴班、陈式的水军进入夷陵地区，屯兵长江两岸。
从正月到六月，两军一直相持不决。刘备为了迅速同吴军进行决战，曾频繁派人到阵前辱骂挑战，但是陆逊均沉住气不予理睬。
后来刘备又派遣吴班率数千人在平地立营，另外又在山谷中埋伏了8千人马，企图引诱吴军出战，伺机加以聚歼。但是此计依然未能得逞。
陆逊坚守不战，破坏了刘备倚恃优势兵力企求速战速决的战略意图。蜀军将士逐渐斗志涣散松懈，失去了主动优势地位。
六月的江南，正值酷暑时节，暑气逼人，蜀军将士不胜其苦。刘备无可奈何，只好将水军舍舟转移到陆地上，把军营设于深山密林里，依傍溪涧，屯兵休整，准备等待到秋后再发动进攻。
由于蜀军是处于吴境二三百公里的崎岖山道上，远离后方，故后勤保障多有困难，且加上刘备百里连营，兵力分散，从而为陆逊实施战略反击提供了可乘之机。
陆逊看到蜀军士气沮丧，放弃了水陆并进、夹击吴军的作战方针，认为战略反攻的时机业已成熟。
陆逊在进行大规模反攻的前夕，先派遣小部队进行了一次试探性的进攻。这次进攻虽未能奏效，但却使陆逊从中寻找到了破敌之法——火攻蜀军连营的作战方法。
因为当时江南正是炎夏季节，气候闷热，而蜀军的营寨都是由木栅所筑成，其周围又全是树林、茅草，一旦起火，就会烧成一片。
决战开始后，陆逊即命令吴军士卒各持茅草一把，乘夜突袭蜀军营寨，顺风放火。顿时间火势猛烈，蜀军大乱。
吴军很快就攻破蜀军营寨40余座，并且用水军截断了蜀军长江两岸的联系。蜀军将领张南、冯习及土著部族首领沙摩柯等阵亡，杜路、刘宁等卸甲投降。
刘备见全线崩溃，逃往夷陵西北马鞍山。刘备逃到白帝城后恼羞于夷陵惨败，一病不起，亡故于白帝城。夷陵之战就这样结束了。
夷陵之战对于三国鼎立的局面也有很大的影响。对蜀汉来说，它大损国力，基本上毁灭了当年诸葛亮隆中对策时制定的宏伟战略蓝图。
对东吴来说，虽然打赢了战争，但是却进一步损害了吴、蜀关系，从战略上看，亦不无失策之处。
