占据荆湖后，赵匡胤将统一天下的下一个目标定在了富得流油的蜀地，并开始进行具体的部署。
赵匡胤首先任命张晖为风州团练使兼西面行营巡检壕寨使，负责侦察川陕一带地形，为陆路攻蜀做准备。张晖富于韬略，善于谋划，赵匡胤在制定“先南后北”战略时就征求过他的意见。随后，赵匡胤又在开封凿池引水，建造战船，编练水军，演习水战，为水路攻蜀做准备。
面对目前的形势，后蜀朝廷内部人心惶惶，主战派和主和派之间争论不休。主和的以宰相李昊为首，力主向赵匡胤纳贡称臣，向孟昶进言说：“我看现在大宋的运势，和后汉、后周不一样，将来一定会一统海内，不如我们现在就向他们朝贡，希望能换取我们国家的平安，这才是长久之策啊。”
但是，枢密使王昭远却坚决反对李昊的意见，孟想和王昭远从小一块儿长大，最信任的就是王昭远，于是定下了拒宋方针，并增兵驻电三峡，还在长江沿岸的涪州、泸州、戎州操练划船手，准备抵御宋军的进攻。
王昭远，成都人，喜欢以当世“诸葛亮”自居，幼时家贫，13岁被送到附近的寺里，住持看他生得眉清目秀，聪明伶俐，便让他做了侍奉起居的童子。由于王昭远家实在是太穷了，所以他特别害怕被赶回家，便用心讨好住持，练成了一身察言观色、溜须拍马的本事。人要是走运怎么挡也挡不住。
有一次孟知祥在官署中请客，那位庙里的住持带着王昭远去赴宴，结果孟知祥一眼就看见了王昭远，见他聪明伶俐，孟知祥喜欢得不得了，于是就向住持要了王昭远，让他去给孟昶做伴读。孟昶当了后蜀皇帝后，便立即重用王昭远，不仅将军国大事都交给王昭远，就连后蜀府库里的财物也让王昭远随便拿，随便用。这不由得你不感慨吧，这才是真正的集万千宠爱于一身啊。
李太后提醒儿子说：“王昭远不过是你的一个仆从，既没打过仗，也没有真才实学，一旦国家有难该怎么办？”可孟昶根本听不进去。要说这位李太后也是一个见过世面的人，她最开始是李存勖的后宫侍女，后来被赏赐给孟知样，生下孟昶，母以子贵，最终成为后蜀的太后。
而作为一名有进取心的年轻人，王昭远熟读兵书，喜欢高谈阔论，时刻准备着像自己的偶像诸葛亮一样带兵出川，建功立业。
山南节度判官张廷伟想讨好王昭远，对他说：“您年纪轻轻就身居高位，这是因为您德才兼备，可是从先帝起，凡是掌兵的将军都必须有军功，您没有军功，别人难免心里不服。依我看来，不如现在趁大宋刚刚立国，咱们联合北汉一起出兵，他们南下，咱们从黄花、子午谷出兵，内外夹击一定能把大宋的关右之地全部拿过来。”
王昭远一听大喜，也认为是绝妙好计，马上向孟昶汇报。孟昶随后派兴州军校赵彦韬和孙遇、杨蠲这三个他认为忠诚可靠的使臣，带着蜡丸密信穿过大宋去北汉。结果三人穿越大宋国境的时候，赵彦韬把蜡丸连同两个同伙一并交给了赵匡胤。赵匡胤看完蜡书，哈哈大笑道：“我正要发兵西征，苦无借口，现在，我出师有名了！”
宋乾德二年十一月，赵匡胤经过深思熟虑，调兵遣将如下：大宋共集结步、骑兵六万余人，从北、东两路夹攻后蜀；以忠武节度使王全斌为西川行营风州路都部署，武信节度使崔彦晋为副都部署，枢密副使王仁赡为都监，组成北路军，由陕西经蜀道进攻成都；以宁江节度使刘光义为归州路副都部署，内务省使曹彬为都监，组成东路军，从刚占领的荆湖逆长江而上，先攻取重庆，后进攻成都。
这个阵容相当强大。主帅王全斌，并州太原人，出身将门，从小就有胆有识。王全斌的父亲是李存勖手下的岢岚军使，曾私养一百多名勇士李存勖怀疑他心存不轨，故召见他，但他害怕不敢去，王全斌当时只有12岁，对父亲说：“陛下这是因为怀疑父亲心有异志，父亲您让我去做人质，陛下就不会怀疑了。”父亲听从了他的计策，果然安然无事，李存勖也因此把王全斌收在麾下。
李存勖后来称帝，又经历叛乱，身边的那些文臣武将都跑了，只有王全斌和符彦卿等十数人拼死保护。后来，王全斌又历经数帝更迭，也多有军功。一直到后周时期，无论是柴荣收取秦、凤四州，还是三征准南、北伐契丹，都能看到王全斌的身影。赵匡胤当皇帝后，王全斌又曾参与平定李筠叛乱，他与洛州防御使郭进等负责打援，率兵进入北汉境内，俘敌数千人。崔彦进、刘光义、曹翰也都在平定“二李”叛乱中表现出色。
至于曹彬更是被后人誉为“两宋第一良将”，在军中威望很高。王仁赡和沈伦都是赵匡胤的亲信。因此，赵匡胤非常满意这个阵容。强将有了，参与伐蜀的这六万宋军也都是久经沙场的老兵，战斗力相当强悍。但此时军饷却出了问题，新建的北宋没有足额钱粮以充军资。为了激励军队士气，赵匡胤在出征前向参与伐蜀的众将士承诺：这次伐蜀，朝廷只要地盘、兵甲、粮草，其余的缴获全部归前方将士所有。
也就是说，只要能打胜仗，朝廷就默认军队在巴蜀烧杀携掠，不管是金钱还是美女，谁抢到就归谁。这时的赵匡胤一定不会想到，这个承诺会造成那么坏的后果。军队出发后，赵匡胤又下了一道命令，在开封右门南临汴河的地方修造一所住宅，房屋大小五百间，生活用具一应俱全，只等他的主人入住。这所房子就是为孟昶量身定做的，可见赵匡胤对于后蜀是志在必得。
在给即将上战场的王昭远饯行时，孟昶对他说：“出现今天这样的局面，是因为你想要和北汉联合征伐大宋，才把宋军惹来的，你可要为我立功啊！”王昭远此时志得意满，根本不把宋军放在眼里，他手执铁如意自比诸葛亮，一派胸有成竹的儒将派头。王大将军喝得兴起，挎住宰相李昊吴的手臂说：“我这次出征，只将来犯的宋军打败根本算不了本事，就凭我手下这两三万的“雕面恶少儿”，即使夺取中原也是易如反掌！”
在众人崇拜和期许的目光中，“当世诸葛亮”王昭远先生打着酒嗝出发了。说实话，如果不是让王昭远这样的废柴当主帅，凭借后蜀得天独厚的地理条件，孟昶还是有机会的。蜀地位于青藏高原和长江中下游平原的过渡地带，地形复杂多样，由山地、丘陵、平原盆地和高原组成，易守难攻。它东面是长江，有巫峡、瞿塘峡险要和夔州战略要地，宋军东路军要想逆流而上发动进攻困难重重。
与王昭远的瞎闹不同，大宋远征军根本没给后蜀军队喘息的机会，上来就玩真的了。进攻路线上有两大天险，一个是在利州东北的大小漫天岭，一个是在利州与剑州之间的大小剑山，也就是素有“两川咽喉，蜀门锁钥”之称的剑门关。只要守住这两处天险，宋军便无法进入蜀地。
北路军如猛虎下山，他们先在兴州打败了近万后蜀军，攻陷兴州后缴获蜀军囤积的粮草40余万斛，后蜀军退至保西扼守。随后，宋军进攻保西，后蜀军又败，枢密副使韩保正被擒。
为阻止宋军进攻，后蜀军边退边烧掉了栈道，退守第一道天险大小漫天岭。这时，从成都赶来的“诸葛亮”王昭远和赵崇韬率领那两三万“雕面恶少儿”抵达利州，后蜀军分兵驻守于大、小漫天察，据寨固守。王全斌当机立断，决定兵分两路，一路由崔彦进带领，抢修栈道，准备正面数击小漫天寨；另一路由王全斌亲自率领，绕小路到了小漫天寨南边。两路大军相约会合在小漫天寨和大漫天寨之间。
随后，小漫天寨被攻破。第二天，又破大漫天寨，第一道天险被攻克。后蜀军队随即准备与宋军决战，但那些没打过仗的新兵蛋子怎么可能是久经沙场的宋军对手，虽然王昭远一个劲儿地挥舞铁如意让部队冲锋，但后蜀军队还是一触即溃，宋军乘势进攻，王昭远带领残兵败将退守第二道天险剑门关。
受孟昶的言传身教，这位后蜀太子孟玄喆素不习武，和他爹一样爱好艺术，尤爱声乐，听到他爹让他带兵出去打仗，先是一百个不愿意，后来实在拖不了了，就带着几个宠妾，领着一大批乐舞优伶，吹吹打打地奔赴前线。成都的老百姓纷纷笑话，没见过这么出去打仗的，倒像是一支娶媳妇的喜庆队伍。唉，真是坑爹啊！
王全斌带领北路宋军到达剑门关。鉴于剑门关地势险恶，是绕道而行，还是正面进攻，宋军内部发生了争执。部分将领认为，大部队应该沿着来苏小路继续行军，绕到剑门以南。但部将康延泽却认为，现在后蜀军一败如水，士气低落，大部队没有必要舍近求远走小路，只派一支精兵走小路迂回到剑门之南，继而和进攻的大部队形成南北夹击之势就可以了。但是王全斌毫不客气，发起进攻轻易占领了天险剑门关。宋军周密的部署白策划了，一点儿没用上，还不如直接往前冲呢。
宋军追到剑门关旁的剑州，赵崇韬还想召集军队最后抵抗一下，结果战败被擒，王昭远更是吓得浑身虚脱，简直无法从胡床上起来，回过神来以后连忙撤退。王全斌大破剑州，杀敌万余，随后又在东川的一间老百姓家里捉到了王昭远。被抓获时，堂堂枢密使王昭远哭得眼睛红肿，嘴里还反复叨念着唐末诗人罗隐抒怀诸葛亮的名句：“时来天地皆同力，运去英雄不自由。”如果罗大诗人泉下有知，知道自己的诗被王昭远这样的废物拿来糟蹋真不知会是什么心情。
而赶来救援的后蜀太子孟玄喆正慢慢悠悠地行军到绵州，一听剑门关已失，正好可以不打了，就直接带着宠妾们和戏班子打道回成都了。北路军顺得不能再顺，东路军也是捷报频传。东路军在刘光义和曹彬的率领下溯江而上攻至巫峡，首战就围歼后蜀水军、步军一万余人，斩杀蜀国数员大将，活捉后蜀水师主帅袁德弘，缴获大小战船二百余艘。
紧接着，东路军乘胜进攻，在行军至要州约三十里处时，刘光义和曹彬严格遵照赵匡胤在出征时给他们的预定方略，舍船登岸，从陆路行军至夔州城下。然而在这里，他们遭遇了少有的强抵抗，因为这里的守将叫高彦俦。在得知赵匡胤进兵后蜀时，李太后就对孟昶说：咱们有高彦俦在，就能保住后蜀。虽然这句话能否言中已经没有办法证明，但高彦俦确是腹有韬略、久经阵战。
然而孟昶根本听不进去，耿直的高彦俦并没受到重用。但高彦俦就是高彦俦，他不但毫不怨根，而且依然尽心职守，默默做着自己的本职工作。面对士气如虹的宋朝东路军，他主张坚守，在他看来，宋军涉险而来，肯定想速战速决，只要反其道而行之，就一定能够守住。但监军武守谦坚决反对。因为监军是皇帝派来的，所以他说话高彦俦就得执行。
于是武守谦率领所部千余人出城迎战，结果大败而回，此时的高彦俦完全可以关上城门，不理败兵，继续坚守，但他没有这么做，因为他知道最后决战的时刻已经来到了。宋朝大军乘胜杀进城内，高彦俦力战，身上十余处受伤，身边的人全部战死。最后，高彦俦奔回府第，整理好衣冠，向着成都方向叩拜，然后登楼纵火而死。
见识过人的李太后没有看错人。战斗结束后，刘光义收拾了高彦俦的尸骨厚葬，这是一个值得对手敬重的人。占领了夔州，就打开了由长江入蜀的大门。随后，东路军也是一路顺利，沿途守军纷纷投降，刘光义和曹彬严令部队，秋毫无犯。宋乾德三年新年刚过，北路军兵临成都，东路军也紧随其后。此时，十四万后蜀军逃的逃，降的降，土崩瓦解。
孟昶召集群臣商议对策，结果满朝文武除了面面相觑没有人能提出建议，无奈之下，孟昶只好命人起草降书，带着他的花蕊夫人和一干大臣出城向宋军投降，后蜀灭亡。自宋军出兵到孟昶投降，这场灭国之战只用了66天。
