此时夫差正在黄池与晋定公争当霸主，听说越军袭破姑苏，唯恐影响争霸，一连杀掉七个来报告情况的使者以封锁这一不利消息，并用武士威胁晋国让步，终于勉强做了霸主，然后急忙回国。但是由于姑苏失守的消息已泄，军心动摇，夫差感到反击越军没有把握，便派人向越求和，勾践也因实力不足以灭吴，允许和议，撤兵回国，继续加紧灭吴的准备。
夫差向越求和后，由于征战连年，生产遭到极大破坏，国内空虚，一时无力反击，就息民散兵，企图恢复力量，待机再举。而越国却利用缴获的资财充实了自己，提高了战胜吴国的信心。
黄池之会后又过了几年，公元前478年，吴国遭受空前干旱和饥荒，市无粮米，民怨沸腾。勾践认为大举伐吴的时机已经成熟，遂在经过充分的战争准备后，包括对越国老百姓做了特别成功的战争动员。对此《国语》有生动的记载：
越国的父老兄弟都请求说：“从前吴王夫差让我们的国君在各诸侯国面前丢尽了脸，现在越国也已经克制够了，请允许我们为您报仇。”勾践就推辞说：“从前打败的那一仗，不是你们的罪过，是我的罪过。像我这样的人，哪里还知道什么是耻辱？请暂时不用打仗了。”父老兄弟又请求说：“越国全国上下，爱戴国君您，就像自己的父母一样。儿子想着为父母报仇，做臣下的想着为国君报仇，难道还有敢不尽力的人吗？请求再打一仗！”勾践就答应了，于是召来大家宣誓，说：“我听说古代贤明的国君，不担心自己的人力不够用，担心的是自己缺少羞耻之心。现在夫差那边穿着水犀皮制成铠甲的士卒有十万三千人，不担心自己缺乏羞耻之心，却担心他的士兵数量不够多。现在我将帮上天消灭他。我不赞成个人逞能的匹夫之勇，希望大家同进同退。前进就想到将得到赏赐，后退则想到要受到惩罚，像这样，就有合于国家规定的赏赐。前进时不服从命令，后退而无羞耻之心，像这样，就会受到合于国家规定的刑罚。”
以致越国的老百姓都互相鼓励。父亲劝勉儿子，兄长勉励弟弟，妻子鼓励丈夫，说：“谁像我们的国君这样体恤百姓呀，难道不可以为他效死吗？ ”于是，勾践在三月率军出征，进军至笠泽（水名，今苏州南）。夫差也率领姑苏所有的部队迎击越军。吴军在北，越军在南，双方隔水对阵。黄昏时，勾践在主力的两翼派出部分兵力隐蔽江中，半夜时鸣鼓呐喊，进行佯攻以调动敌人。夫差误以为越军两路渡江进攻，连忙分兵两路迎战。勾践乘机率主力偃旗息鼓，潜行渡江，出其不意地从吴军中间薄弱部位展开进攻，实行中央突破。吴军兵败溃退，越军乘胜扩大战果，挥兵猛追，吴军大败。越军三战三捷，直至姑苏城下，占据所到之地，吴国的军事力量土崩瓦解。
公元前475年，吴国这年又是灾年，越军趁机再度动员，大举伐吴。此时越国已经处于绝对优势。夫差离开姑苏城，在没溪整顿队伍，据溪而守。范蠡率领越人舟师，绕道太湖横山包围吴军侧背，展开攻击。吴国上军猛将胥门巢在战斗中阵亡，中下两军更加动荡，吴王夫差和王孙雒等见势不利，无力挽回颓势，只得收兵，向国都姑苏城撤退。越军渡过没溪，斗志昂扬，坐着船乘胜猛追吴军，一直打到姑苏城墙的水门外，吴下军奉命停下来，再度与越人接战。经过反复搏斗，下军将领王子姑曹（是夫差的另一个儿子）战死。
越军再次进攻姑苏，很快打到城下。吴军退守姑苏，姑苏城是当年伍子胥在吴王阖闾时代修筑的，叫做吴王阖闾大城，周围四十七里，水陆城门十六个，在列国中是很大的了，异常坚固巍峨，内外两重城墙——内层城墙围起的面积很小，是王宫所在的内城。姑苏城池毕竟经过多年经营，十分巩固，一时没被攻下。勾践采取长期围困的战略，企图困毙吴军。吴军被围于姑苏达三个年头之久，械尽粮绝，路有死尸，巷多哭声。终于势穷力竭，城门不守。公元前473年越军攻进吴都。夫差率众突围逃到姑苏台上，但旋即又被包围。越王紧随赶到，围山三层，跟当初吴王在会稽山围勾践一样了。夫差没办法了，企图仿效勾践当年之故伎，卑辞求和，也向越国请和。派王孙雒袒衣膝行至勾践面前说：往日我在会稽得罪了您，不敢违命同您结好，现在您来惩治我的罪过，我唯命是听，希望也像那时一样，允许我长为越王臣虏。勾践也有些不忍，打算接受这个请求。范蠡当即说：“君王，您忍辱受苦二十多年，为了什么？现在不能抛弃前功。”于是回绝王孙雒说：“往日是上天把越赐予你吴国，你们不要，今天是上天以吴赐越，我们不敢违背天命而听从你们的请求！”王孙雒还一再哀求。范蠡说：“越王已命我处理此事了，请使者回去，否则就得罪了！”王孙雒流着眼泪而去。于是范蠡擂鼓发号施令，指挥三千越军攻上姑苏山，俘获了吴王夫差。
另一种说法是，勾践明白此时的夫差已非二十年前的夫差，为免纵敌贻患，勾践接受范蠡的建议，断然拒绝了夫差的请求，但看着吴国使者王孙雒哭泣而去，心甚怜之，派人追上去说：“吾置王甬东，君百家。”（我把吴王封到浙江定海的舟山群岛，管理一百家民户吧。）吴王夫差闻讯苦笑一下，说：“吾老矣，不能侍奉君王了。”他谢绝了勾践的好意，随后以三层丝帕掩面（羞见先王和伍子胥于地下），绝望自杀。越王安葬了吴王，杀死了太宰伯嚭，尽有吴国土地。
勾践灭吴后，踌躇满志，仿效夫差的样子，经过夫差所开凿的邗沟，挟灭吴的余威渡淮北上，与齐、晋等诸侯会于徐（今山东滕县），号令中原各国，向周王室进献贡品以示尊崇；周元王派人赏赐祭祀肉给勾践，承认越是华夏诸侯的“伯”（霸主）；终于圆了春秋时期最后一个霸主梦，成为江、淮下游最强大的国家。勾践离开徐州，渡过淮河南下，把淮河流域送给楚国，把吴国侵占宋国的土地归还给宋国。把泗水以东方圆百里的土地给了鲁国。
越这时的领土已过淮水以北，与鲁国接壤，东面由今宁波出海，南自今绍兴诸暨以至温州，西面则达今江西鄱阳湖。从太湖到宁绍平原，土地肥沃，农业发达。《史记·货殖列传》说：“楚越之地，地广人稀，饭稻羹鱼，或火耕而水耨，果隋蠃蛤，不待贾而足。地势饶食，无饥馑之患，以故呰（zi紫）窳（yu庾）偷生，无积聚而多贫。是故江淮以南无冻饿之人，亦无千金之家。”这是说，江淮以南包括太湖宁绍一带，依靠自然地理特别优厚的条件，人民生活是比较容易的。但“火耕而水耨”，生产力还是低下的。
勾践称霸后，越国迁都琅琊（今青岛市胶南琅琊镇）。《汉书·地理志》琅琊县下云：“琅琊，越王勾践尝治此，起馆台，有四时祠。”《越绝书》记载：“勾践徙都琅琊，起观台，台周七里以望东海。”《吴越春秋》曰：“越王勾践二十五年，越王既已诛忠臣，霸于关东，从琅琊起观台，周七里，以望东海。”《山海经·海内东经》郭璞注云：“今琅琊在海边，有山嶕峣特起，状如高台，此即琅琊台也，琅琊者，越王勾践入霸中国之所都。”《水经·潍水注》也说：“琅琊，山名也，越王勾践之故国也。勾践并吴，欲霸中国，徙都琅琊。”勾践迁都琅琊之后，一方面成为中原霸主，另一方面继续侵夺附近小国土地，以不断扩大自己的疆土。今有绍兴学者认为，越王勾践迁都的琅琊，不是现在的山东胶南县的琅琊，而是江苏的连云港锦屏山。这是他们在对山东、江苏两省一百零二处战国城址、遗迹的实地考古调查后提出的一个新观点。
关于越王勾践迁都琅琊的问题，学术界始终存在两种观点：一为赞同说，二为质疑说。看来，这个课题有待专家的进一步解疑。
公元前465年，勾践逝世，子王鼫（shi，石）与即位。
吴越双方经过长期较量，一波三折，富于戏剧色彩。勾践卧薪尝胆，十年生聚，十年教训，催人振奋；夫差因胜而骄，纵敌贻患，处安忘危，最终身败国亡。
司马迁说，夏禹的功劳很大，疏导了九条大河，安定了九州大地，一直到今天，整个九州都平安无事。到了他的后裔勾践，辛苦劳作，深谋远思，终于灭亡了强大的吴国，向北进军中原，尊奉周室，号称霸王。能说勾践不贤能吗？这大概也有夏禹的遗风吧。
两千多年来，勾践的“胆剑”精神，一直激励越地后人图强奋进。