皇帝觉得齐军刚刚聚集在一起，应该先避开它的强势，于是下诏命令各军撤退，派遣齐王宇文宪负责后方守卫。当天，齐主到达晋州，宇文宪不和他交战，率领大军引渡汾水。齐主于是包围平阳，昼夜攻城。齐王宇文宪将各军驻扎在涑水，以声援平阳。河东正发生地震。十八日，皇帝率东征军返回，到太庙献俘。十九日，皇帝下诏书道：“狡诈的齐国背信弃义、恶贯满盈，因此朕亲自率领六军，向汾、晋两地东征问罪。凡是军威所指向的，没有不攻克的，贼人惶惶不安，都难以自保。到我军凯旋时，狡诈的齐军又纠集而来，游荡在边境，仍然敢于进犯。朕如今要再次统率各军出战，利用这一机会将其歼灭。”二十一日，将齐国各城镇投降的将士送还。二十二日，皇帝从京师出发。
二十七日，皇帝渡过黄河，与各军会台。
十二月四日，皇帝带兵驻扎在晋州。起初齐国攻打晋州时，害怕王朝军队突然到达，于是在城南开凿了一条大沟，从乔山通向汾水。
六日，皇帝率领各军八万人，布置阵势，东西延伸二十多里。皇帝骑着平时用的那匹马，有随从数人跟若巡视阵势。所到地方的士兵都嘁着主帅的姓名，以表示宽慰劝勉，将士们感受到知遇之思，都想有所建树。刚要交战，有一随从请皇帝换马。皇帝说：“我独自一人骑着好马要去哪里呢？”同时，齐主也在沟北边布下阵。申时以后，齐国人填平大沟，向南转移。
皇帝非常高兴，命令各军进攻齐人，齐人于是撤退。齐主和他的手下数十骑逃回并州。齐国军队彻底溃败，几百里内，辎重、盔甲和兵器丢弃得四处都是，堆积如山。
七日，皇帝幸临晋州，仍然率领各军追击齐主。各大将坚决请求撤退，皇帝说：“放纵敌人，祸患就可产生。爱卿如果有疑虑，我将独自去追击。”各大将都不敢再说。十一日，齐主派遣丞相高阿那肱扼守高壁。皇帝率领大军一直向前冲，高阿那肱见事情不妙便撤退，接着齐国军队溃散。十三日，大军驻扎在介休，齐国大将韩建业举城归附，被拜为上柱国，封郇国公。十四日，大军驻扎在并州，齐主留下他的从兄安德王高延宗守护并州，自己统率轻骑逃往邺城。
从此齐国将帅投降的一个接着一个，皇帝将其特进、开府贺拔伏恩封为郜国公，其余官员也得到了不同的官爵。
十五日，齐国高延宗即位，改年号为德昌。十六日，齐大军驻扎在并州。十七日，高延宗统率四万大军出城抗击，皇帝率领各军与之交战。齐军撤退，皇帝乘胜向北追击，率领一千多骑兵攻入东门，下诏命令各军环绕城池布阵。到了夜间，高延宗率领他的军队排齐阵势，向前逼来。城中军队只好退却，兵士互相践踏，被高延宗打得溃败，全部军队非死即伤。
齐军想关闭城门，但由于门下堆积的尸体过多，城门未能关闭。皇帝由数骑跟随，虽然道路崎岖，非常危险，但仍然得以出城门。到了天明的时候，皇帝率领各军再次作战，大破齐军，捉拿了延宗，平定了并州。
二十三日，皇帝将齐国宫中的金银珠宝、锦衣丽服以及两千名宫女赐予将士。任命柱国赵王宇文招、陈王宇文纯、越王宇文盛、杞国公宇文亮、梁国公侯莫陈芮、庸国公王谦、北平公寇绍、郑国公达奚震等人一起为上柱围。
封齐王宇文宪的儿子、安城郡公宇文质为河问王，大将军广化公丘崇为潞国公，神水公姬愿为原国公，广业公尉迟运为卢国公。其他各有功之臣，也都有不同的封赏。三十日，皇帝率领六军奔赴邺城。由上柱国、陈王宇文纯担任并州总管。
建德六年（公元577年）春天正月一日，齐主将帝位传给太子高恒改年号为承光，并自称太上皇。十八日，皇帝到达邺城。齐主先在城外挖掘大沟，竖起栅栏。十九日，皇帝率领各军包围邺城，齐军坚守，皇帝各军奋力山击，大破齐军，于是平定了邺城。齐主先把他的母亲和妻子送到青州，到邺城被攻陷时，他才率领数十骑逃往青州。皇帝派遣大将军尉迟勤率领两千骑兵追击齐军。在这次战斗中，捕获了齐昌王莫多娄敬显。皇帝叱责他说：“你有三条死罪：先前你从并州逃往邺城，带着妻妾却舍弃了你的老母，此乃不孝；你表面上为齐主效力，实际上却向朕通风报信，此乃不忠；你表面上归附之后，仍然跟两方都有联系，此乃不信。像你这样的用心，不让你死，还留待何用？”于是将他处死。当天，西方上空发出一声如雷般的声响。
二十日，皇帝进入邺城。齐国任城王高湝原本在冀州，齐主到了黄河以后，就派遣侍中斛律孝卿把国家玉玺送过去，传位于高浩。斛律孝卿还没有到达冀州，就被抓住，送往邺城。
皇帝下诏令将去年大赦时没有顾及的，都可按照赦免的先例执行。封齐国开府、洛州刺史独孤永业为应国公。二十二日，任命上柱国、越王宇文盛为相州总管。二十五日，下诏书道：“自从晋州大战到平定邺城，在战场以身殉职的，可将他原本的官爵授予他们的儿子。”尉迟勤在青州抓获了齐主和他的太子高恒。
二月三日，讨论定夺各军的功绩，在齐国太极殿设宴摆酒。参加宴会的人凡军士以上官职的，都被颁予不同的赏赐。四日，齐主到，皇帝亲自走下台阶，按照宾主的礼仪迎接。高湝在冀州还拥有兵士，没有归降。皇帝于是派遣上柱国、齐王宇文宪和柱国、随国公杨坚率领大军讨伐平定他们。齐国定州刺史、范阳王高绍义叛变，归顺突厥。齐国各行台、州、镇也都投降，潼关以东也已平定。合起来共有五十五州，一百六十二郡，三百八十五县，三百三十万三千五百二十八户，二千万六千八百八十六口。于是在河阳、幽州、青州、南兖、豫州、徐州、北朔、定州等地同时设置总管府，相州、并州两个总管府各设置宫室以及六府官。
宣政元年（公元578年）春天正月五日，吐谷浑伪赵王他娄屯前来归附。十四日，皇帝幸临邺富。从相州分出广平郡设置洺州，分出清河郡设置贝州，分出黎阳郡设置黎州，分出汲郡设置卫州；从定州分出常山郡没置恒州，从并州分出上党郡设置潞州。二十三日，幸临怀州。二十五日，幸临洛州。下诏要在怀州设置宫室。
二月六日，柱国、大幂宰宇文俭逝世。十九日，皇帝东巡回来。二十七日，任命上柱国、越王宇文盛为大冢宰，陈王宇文纯为雍州牧。
三月一日，在蒲州设置宫室，撤除同州、长春二宫。五日，突厥派遣使者贡献当地特产。
七日，上大将军、郯国公王轨在吕梁大破陈军，捉拿陈国大将吴明彻等人，俘虏斩首三万多人。十一日，皇帝下诏道：“已故柱国豆卢宁征讨长城以南武陵、南平等郡时，所有庶民为他人奴婢的，都按照江陵之例免去奴婢身份。”十六日，改年号为宣政。
夏天四月十五日，下令凡遭遇父母逝世的，可守完三年丧期。二十三日，突厥入侵幽州，一路杀掠官员、百姓，皇帝便和下属商量要派兵征讨他们。
五月二十三日，皇帝统率大军北伐。派遣柱国原国公姬愿、东平公字文神举等人率领军队从五路一齐进发。下令征用潼关中部公私驴马，随军作战。二十七日，皇帝因身染疾病，在云阳宫停止前行。三十日，下诏停止各军事行动。
六月一日，皇帝病情加重，返回京城。当天夜里，在所乘车上驾崩。
皇帝死后，谥号称武皇帝，庙号为高祖。
二十三日，在孝陵安葬。
史臣说：自从东西分裂，东西两个国家争雄，军队不断出动，战争不断，可以说是势均力敌。双方在疆场上忽然进攻，忽然后退。北周高祖宇文泰创立大业，然未能亲自处理各种事务，才开始对外经营。他克制自己、励精图治，做事时身先士卒，居住的地方像匹夫的房子一样俭朴，努力推行让人民富裕起来的政策，设法增强军队的实力，抓住有利时机，顺应着大的形势推动敌人的灭亡。在短短五年之中，他就建立了伟大的功业。周武帝为列祖列宗报旧仇，拯救处在危难之中的东方人民，这个功业真是盛大，他自己也是一位建功立业者。周武帝虽然为了创立大业，杜绝后患而穷兵黩武，并为此遭到史者的讽刺，但他的雄图远路，仍足以超越前代帝王。