这样，双方的争夺战，集中到谅山周围。中国军队在谅山－同登一线前集中五万余兵力。进入三月，中国军队发动猛烈攻势，意图重新攻占同登。这次攻击，与一星期前相比，中国军队大口径火炮数量增加了一倍。而且，除122毫米炮，130毫米炮之外，重点增加配置了威力强大的152毫米重炮，这成为同登之战胜负的关键。3月1日，中国军队一百数十门重炮同时开火，以炽烈的火力猛轰越南军队阵地。与此同时，中国军队投入装甲部队展开进攻，其威势意在一举攻陷这座越南筑有国防工事的要塞。同时投入战斗的中国军战车多达一百辆以上，其型号主要是装备85毫米火炮的62式轻型坦克。新增援的中国部队不顾伤亡，向越南军队阵地发起强攻，兵力不足的越南军队终被压倒。仅仅半天，同登就重新落入中国军队手中。
此时，越南人民军部队作战弱点暴露了。尽管前线的越南军队作战英勇，但是到决定撤退的时候却发现已经贻误了时机，无法撤出。该军的多个部队，出现了大量战死者和被俘者，越南军的战车部队由于配属给各个步兵部队，也无法集中起来作战，被各个击破。
由于中国军队攻势规模超过越南军方预期。因此，紧急从河内征调担任首都警戒的最精锐的部队，以机降的方式增援谅山了。机降后，他们的阵地建立在谅山以南。不过，由于中国军队最终没有向谅山以南发动攻势，这支最精锐的部队并没有参战。
中越战争最激烈的日子，是1979年2月27日到3月2日间的四天。3月1日，越南军308师投入谅山战斗，由于这个师号称“无敌师团”，因此被中国军队认为是越军战斗力最强的一个师。就在这一天，越南政府公布“已消灭中国军队两万七千人”，而中国发布的消息称双方的损失比例为10：8，越军10，中国军8，但并没有公布具体伤亡数字。战斗以谅山为中心激烈进行，双方都动用了大口径火炮进行炮兵战。这种炮战对城市破坏极大，许多越南设施变成瓦砾。
3月1日，中国军队突入谅山市内，越军死战不退，依托各个据点进行巷战。两国步兵则分散成小的单位，展开对于若干据点的争夺。围绕着许多很小的据点，双方都拉锯般进行着攻占和死守的惨烈战斗，直到一方把血流干。由于作战已经在距离首都河内仅仅150公里的地方展开，越南方面十分紧张。与之相对，中国方面也派出了曾参加朝鲜战争的许世友与杨得志。
由于战斗规模远远超出序战时的预测，这场战争进行到如此程度，引发了周边各国不同的关注和参与。
中越两国交战，邻国中最大的变数也是最受关注的是前苏联的态度。3月2日，前苏联发表声明，对中国表达了强烈的非难。称“如果战争持续发展，将向越南派出志愿军”。也许是为了增加对中国方面的压力，表达对越南的支持。此时，多艘前苏联海军战舰在中国和越南均表示拥有主权的西沙群岛海域出现。
中国海军斯不甘示弱，派出十余艘炮舰和鱼雷艇进入同一海区，与前苏联舰艇对抗。与此同时，美国第七舰队的舰艇也驶入东京湾深处，举行技术含量很高的演习行动。
在这种情况下，军事专家认为美苏两个超级大国介入战争的危险骤然增加。在这种情况下，前苏联采取的实质性措施是紧急向越南提供技术支援，并随后运送大量战争物资，包括武器，弹药提供援助。3月的最初三天，谅山省省会谅山市的战斗达到了白热化。攻防双方均损失惨重。根据越南方面的报道，由于308师投入战斗，强攻已控制市区的中国军队，仅仅3月1日一天，就有2470名官兵战死。3月2日，越南军曾发动反击，一度夺回大半个谅山。中国军队立即调兵增援，战斗形势重新逆转。这时，战斗最激烈的地点，是在谅山西北方向，进攻一方是中国军队的两个师，防御一方是越军的一个师。双方的战斗持续到3日深夜，中国军队终于从这个方面突入谅山市区，到天亮的时候，整个谅山都已经陷入中国军队之手。
同一天，越南方面宣布从谅山撤退，越南人民军向通报的原因是越南军所面对的中国军队兵力过于雄厚。向该市发动攻击的中国军队，兵力总数达到两个军，六个师，在战场上的人员已经达到超过六万名。而从河内派出精锐部队机降增援谅山，时间就是在3月3日，这一天中国军队再次发动攻势，一度出现在谅山以南。3月4日，谅山陷落，参战的越南军三个师团撤出战斗，均遭到重大损失。中国称，中国军队攻克了越南境内的军事要塞谅山市，歼灭了沙巴地区的越南军队。并于3月5日宣布已达到目的，开始自越撤军。越南宣布全国总动员令，誓言抵抗到底，越军自柬埔寨与老挝抽调回国的正规部队正式抵达，已就战争态势准备就绪。前苏联开始增兵中苏边界，中苏大战一触即发。据越战老兵回忆：当时国内深恨越南反水，于是军方从国内运去了一火车皮的炸药，将高平、谅山的所有工厂近乎爆破完毕。此二处的工厂大量为中国援建。
这一阶段中国军队以交替掩护，边清剿边撤退的方式，于1979年3月16日全部军队撤回中国境内。3月13日，中国继续撤军，并在撤退路线上铺设地雷，以火箭与长程炮火掩护撤军。越军无大规模追击行动。3月15日22点20分，最后一辆军车回到中国领土。3月16日，中国宣布完成撤军行动，战争结束。这场战争，中国军队出动各兵种部队近56万兵力，越军总兵力约10万人应战，双方都未发表伤亡人数。
[14]西沙海战：西沙群岛面积约10平方公里，共有大小岛礁40多个，主要集中在宣德群岛区和永乐群岛区两大环形礁盘上。其中，永乐群岛包括金银岛、甘泉岛等6个岛礁，宣德群岛包括永兴岛、石岛、七连屿等。所有岛屿都在中国控制之中。
1932年起法国实际控制西沙群岛的部分岛屿，第二次世界大战之后由中华民国管辖，1946年起国民党军在西沙群岛的最大岛屿永兴岛（位于宣德群岛）驻防。1950年中国人民解放军占领海南岛之后三个月，永兴岛守军向解放军投诚，解放军驻守永兴岛。
1950年代南越声称对西沙群岛拥有主权，1956年出兵占领西沙永乐群岛中的甘泉岛，1958年出兵占领了琛航岛。1958年9月4日，中国重申西沙群岛是中国领土。1959年设立了西沙群岛、南沙群岛、中沙群岛办事处。南越守军曾一度从甘泉岛、琛航岛、金银岛撤走，但占据着珊瑚岛。
1973年1月美国开始从越南撤军，南越得到美军移交的军舰等军事装备，认为以其海军实力可以武力占据西沙群岛。从1973年8月份开始，南越军舰在西沙海域不断地驱赶和抓捕中国渔民，企图占领岛屿。中国使用了边防斗争中一贯的策略，派出武装的渔民，即海南岛渔业基干民兵，坚持在永乐群岛从事传统的渔业生产、登岛避风，与南越军队针锋相对。
1974年初，南越宣布要在西沙群岛海域勘探石油。1974年1月11日中国外交部发表声明，重申对西沙、南沙的主权。1974年1月14日，中国南海舰队要求榆林基地（广东省三亚市，现海南省三亚市）组织一次西沙巡逻。1月15日，南越海军军舰开到西沙海域企图以武力向中国挑战。南越海军16号舰“李常杰”号与中国南海渔业公司渔政捕鱼船“南渔402、407”轮发生对峙，炮击甘泉岛（永乐群岛西部）上的中国国旗。16日，南越海军4号舰“陈庆瑜”号到达。1月17日，南越军队在金银岛、甘泉岛登陆。
1月16日，中国海军南海舰队榆林基地派出271（指挥艇）、274号猎潜艇编队。当时南海舰队战斗力最强的是榆林基地护卫舰1大队，不过正在维修，而且，当时命令规定的任务性质是“巡逻”，显示军事存在，所以从猎潜艇大队中选出2艘舰况较好的执行巡逻任务。17日，中国海军271、274猎潜艇编队到达永兴岛。1月16日，汕头水警区又派出281，282号猎潜艇编队，中途经榆林基地补给，1月18日分开赴西沙永兴岛待命。1月16日，广州基地奉命派出396、389号扫雷舰编队驶往榆林港装载为民兵运送的补给物资。389舰在船厂修理完尚未及调试。1月18日，中国海军396、389扫雷舰编队由榆林基地直接驶向永乐群岛海域增援。
1月17日，中国海军271、274猎潜艇编队运送一个排武装民兵从永兴岛出发，此时指挥结构变更由中国人民解放军广州军区直接指挥。18时许271、274编队到达在永乐群岛海域，与南越海军4号舰“陈庆瑜”号遭遇对峙，并与南渔402、407渔轮汇合。当晚中国海军和渔轮船队在晋卿岛（永乐群岛东部）商谈巡逻作战，中国海军274艇将运送的一个排民兵部署于晋卿岛上。当夜中国“西渔705号”船到达汇合（运到民兵一个排）由“南渔402号”协助将民兵部署于琛航岛和广金岛（两岛位于同一礁盘上）。
1月18日凌晨，中国海军274艇突然逼近南越4号舰，距1链，半小时后南越4号舰驶向珊瑚岛（永乐群岛西部）。6时，南越16号舰到甘泉岛（珊瑚岛南约2海里）锚泊。1月18日早晨，中、越海军舰船沿双方控制区（南越控制永乐群岛西部珊瑚、甘泉、金银三岛，中国控制永乐群岛东部晋卿、琛航、广金三岛）中间警戒线进入二对二的对峙。9时许，南越4号舰与中国“南渔407号”渔船左舷碰撞，南越4号舰炮口归零并挂出操纵失灵旗号，后互相脱离。18日中午中国海军281、282猎潜艇编队抵达永兴岛待命，舰艇靠岸后关闭了电台转为岸上电台通讯。19日凌晨呼叫281艇电台下达出发增援的命令直到19日晨282艇调试电台才被收到。由于通讯问题导致281、282编队未在第一时间接到命令，直到战斗爆发当天才出发前往永乐群岛海域。
14时30分，南越海军5号旗舰“陈平重”号，到达珊瑚岛海域。20时，中国海军396、389扫雷舰编队到达与271编队汇合。午夜时分，随同5号舰来到的南越10号舰“怒涛”号到达甘泉岛海域。凌晨时分，中国“西渔705号”船又运送了2个民兵排，共有海南军区的四个武装民兵排分别部属在晋卿、琛航、广金三岛。
1月18日21时，南越总统阮文绍复电旗舰“陈平重”号部署登陆琛航岛并授权还击开火的命令。1月18日23时，由中共中央军委和广州军区下发命令授权可“自卫还击”。
1月19日6时左右，南越海军16号舰、10号舰从广金岛西北方向，5号舰、4号舰从羚羊礁西南方向，呈钳形态势接近广金岛和琛航岛。中国海军各舰紧急起锚并发出战斗警报。7时40分，4号舰、5号舰派出南越军开始在琛航岛和广金岛（永乐群岛东部，晋卿岛旁）登陆，后被中国民兵逼退，南越军黎文东中尉登岛后开枪，被中国民兵打死。8时05分，南越16号舰“李常杰”号与拦截的中国海军389号舰碰撞。中国海军396、389编队在广金岛西北与南越海军16号舰“李常杰”号、10号舰“怒涛”号对峙；中国海军271、274编队至广金岛东南海面与南越海军5号舰“陈平重”号、4号舰“陈庆瑜”号对峙。9时4分，南越海军4号舰后甲板机枪鸣枪2发，9时20分，登岛越军全部撤回。9时30分，南越舰队得到了开火命令。9时34分，5号舰、4号舰离开琛航岛海域驶向深水区，广金岛西北的16号舰、10号舰也转向羚羊礁、甘泉岛方向航行。9时58分，中国海军281、282编队由永兴岛起航驶往永乐群岛海域增援。
10时20分南越海军5号舰、4号舰展开战斗队形相背而行，同时，16号舰、10号也展开成战斗队形转向中国海军396编队外侧方向。10时23分，南越海军军舰炮击中国海军396、389编队，越方对首先开火另有说法，为10时24分5号舰炮击中国海军271艇，中国海军各舰随即开火。中国海军利用己方军舰目标小，机动灵活、多为中小口径炮的特点，贴近近战。中国海军271、274编队集中火力攻击南越海军4号舰“陈庆瑜”号，当时误判是对方旗舰，南越海军也对中国海军的指挥舰出现误判，认为各编队后舰为指挥舰。
至11时，南越海军4、5号舰轻伤、16号舰重伤，战后检查16号舰上共有大小弹痕820处，11时25分发现中国海军增援舰艇来到便撤离战场，10号舰重伤失去机动力。中国海军271、396号舰轻伤，274号舰重伤仍可作战，389号舰重伤操纵失灵于11时50分抢滩搁浅。11时30分，中国海军281、282编队抵达，12时12分，攻击南越10号舰，12时30分，南越10号舰的弹药库被命中爆炸，于当日14时52分沉没于羚羊礁以南海域。
海战以中国方面全胜结束，中国海军暂时取得了制海权。中国海军收复岛屿，一举根本解决西沙问题。1月20日，中国海军广州军区增派一个两栖侦察队和3个连增援，陆续登上被南越占领的甘泉岛和珊瑚岛。出动战机115批，401架次空中掩护，期间有两架强—5飞机迷航未能返回陵水机场。中国军队以较少的伤亡迅速控制了整个西沙群岛以及周边海域。1974年1月20日下午，南越当局不甘心甘泉岛、珊瑚岛被中国军队攻占，派出“麒麟”号军舰搭载1个营的兵力增援珊瑚岛。中国人民解放军南海舰队和广州军区空军亦作好迎战的态势。南越当局担心“麒麟”号军舰的增援有去无回，下令“麒麟”号军舰半途返航。于是，中国收回了金银岛（永乐群岛最西部）。期间，南越方面呼吁在北部湾海域活动的美国海军第七舰队干预但被拒绝。
战后，中国获得了对整个西沙群岛及其周边海域的控制权。而南越对西沙群岛的领土宣称及曾经的控制成为了越南战争之后统一越南的越南民主共和国（1976年后为越南社会主义共和国）对该地区领土要求的主要依据之一。
[15]百越：百越又称为百越族，是居于现今中国南方和古代越人有关之各个不同族群的总称。文献上也称之为百粤、粤，其分布甚广，内部“各有种姓”，杂处于现今中国南方各地。在中国历史上，整个广大的江南地区，即所谓“交趾至会稽七八千里”，在秦汉以前都是百越族的居住地，他们所使用的古越语，与中国北方所使用的古汉语也相差极大，彼此不能通话。