天监十年三月二十四日深夜，朐山（江苏省东海县）居民王万寿率领变民杀死了琅邪、东莞两郡（治所同在朐山）太守刘晰及四十多名将士，占领了朐山城，并向北魏徐州刺史卢昶请求救援。据《魏书·卢昶传》的记载，王万寿叛乱之前，已暗中与卢昶进行了联络，趁着朐山梁军换防之际，企图里应外合夺占梁朝这一飞地。得到王万寿等人得手的消息后，卢昶当即派遣郯城（山东省郯城县）副将张天惠率领二百魏军火速赶往朐山，琅邪（山东省临沂市）戍主傅文骥随后出发。与此同时，南梁新任青冀二州刺史（治所郁州，在今江苏省连云港市、当时是海岛）张稷也派出了两支部队朝朐山方向赶来。魏军与王万寿等人内外夹击，斩杀了数百梁军后，朐山遂落入魏军之手。

朐山险要，长期以来就是南朝牵制北魏的一个重要据点，北魏多次想要拿下它，但一直没有得手。当宣武帝得知卢昶已拿下了朐山之后，他给卢昶作出了详尽的具体指示，他下诏说;"朐山险塞，是梁军防御的要点，是敌人联络本十与郁州的要道，敌人经常从这里骚扰我青州、光州、齐州、兖州。我军占领朐山之后，就扼住了敌人的咽喉，敌人必定会前来争夺的。如今春雨来临，要谨慎防守。你要深思防御之策、由使者带回。"

四月，梁武帝下诏命令振远将军马仙埤率部进攻朐山。北魏宣武帝也命令假安南将军萧宝寅、假平东将军赵遐领军救援朐山，并受卢昶的指挥。卢昶再次上书北魏朝廷，请求增兵。他在奏表中称∶ "梁将各领精兵，分屯各个围堰；建康方面也在持续增兵。我判断此战将演变成一场大战，朐山形势危急。这里的部队只有九千，而敌人则高达四万，名将精兵，从各地都调集此地，趁着进入雨季，要与我决一死战。他们之所以倾国而来、不仅仅是为了一个朐山，而是担心我军会顺势夺取六里，占领湖口要地，切断淮河航运，这样一来，将使他们失去鱼盐之利，因此，敌人有必争之心。假如朝廷下决心要夺下此地，就必须再增兵，等到秋天来临，对于我军南下就有利了。请求增兵六千、调发十万石大米。"

不久，卢昶又上书称∶"敌人已经大举而来，全都是精锐部队，在朐山设置围栅，驻守在天门（今地不详），又包围了固城（今地不详），双方不分昼夜连续血战。我打算命令将军赵遐率领现有部队与敌人决战，但赵遐担心敌众我寡，一旦失利，将影响士气，请求等大军全部到来之后，再与敌决战。"宣武帝下诏命令选拔冀、定、瀛、相四州中品羽林、虎责四千人赶赴前线。

梁将马仙埤率部包围了朐山，青冀二州刺史张稷率部驻扎在六里（今地不详）督运粮草。除了马仙埤之外，梁武帝又增派昌义之、张惠绍等部前来增援。魏将赵遐与刘思祖等人一起救援朐山，进抵鲍口（今地不详），距离朐山城五十里，此时已是四月初夏，雨水增多。梁将马仙理得知魏军尚未修好营垒，即率领大军直扑魏军，刘思祖望风而逃。赵遐独自率领本部人马击破了梁军，斩杀梁直阁将军、军主李鲁生，直后军主葛景羽等人。马仙埤先在朐山城西依托河流构筑木栅，牢牢地围困住固城（今地不详）。赵遐亲自前往察看河水的深浅及周围的地形，命令魏军制成木筏，趁夜偷袭梁军，攻破了梁军六座营垒，解了固城之围，遂与卢昶大军一起继续推进，前去救援朐山城。

此时梁军各路援军也都相继抵达朐山战场，这场边境的偶发事件逐渐演变成了一场大战。随着战事的扩大，北魏宣武帝又下诏征发了五万大军赶赴前线，到了这一年的冬季，双方兵力总数已高达二十余万。

卢昶本是书生，且性格懦弱，却是宣武帝的亲信，且与元晖互为朋党，为当时的舆论所鄙视。此人从未担任过武将，并无将略，而恰在此时又生病了。羊祉之子羊燮为卢昶的司马，全权负责战事，卢昶对前线战事一无所知，魏军将士都非常不满。而梁军主将马仙埤则多年守边，能与士卒同甘共苦，他衣着、饮食均与最低级的士卒没有什么两样。在边境为将期间，马仙埤还多次只身深入敌境，侦察地形地貌，因此，士兵们都乐意为其效命，也总能打胜仗。

看到朐山战事一直打不开局面，宣武帝非常焦虑，十一月三日，他下诏命令扬州刺史李崇等人在寿阳集结军队，企图牵制一部分梁军，以减轻朐山的压力。到了十二月，朐山城内粮食全部吃完，出城砍柴的道路也全部被梁军堵死，而城外的魏军却无法向前推进一步，走投无路的魏将傅文骥只好投降。梁军收复朐山后，士气大振，并转兵全力对付卢昶的十余万援军。

卢昶见状，自知不敌，十二月十九日，他率领部队先行逃离战场。见主帅逃走后，各路魏军相继退去，然而，进时容易，退时难。当时，天降大雪，魏军的撤退顿时变成了一场大溃败，被冻死或者冻掉手脚的有三分之二。梁军乘势追击，大破魏军，二百里之内，魏军的尸体一个接着一个，仅有十之一二的人侥幸逃脱。梁军缴获的粮食辎重武器骡马，不可胜数。卢昶在逃跑途中各种仪仗全部失落，逃至郯城后问当地政府借来仪仗来充充威风，其他魏军将领的情况也都差不多，只有赵遐一人手持符节逃了回来，另有萧宝寅所部没有损失，由此可见，当时魏军的狼狈之状。

朐山之战是魏军继钟离之战之后的另一次最为惨重的失败，此战魏军不仅没有守住朐山，而且损失高达十万之众。宣武帝大怒，下令黄门侍郎甄琛驰赴郯城，用铁锁将卢昶押至洛阳问罪、宣武帝下诏∶"朐山之败，伤亡实在非常惨重，究其原因，完全在于统帅。即使经过了大赦，但毕竟有轻有重，卢昶一人免去官职论罪，其余将领全部赦免复职。"战后，因三关之败被降职的马仙琕被晋升为太子左卫率，进爵为侯，增封食邑六百户。

卢昶在朐山与梁军相持之时，御史中尉游肇（游明根之子）对宣武帝说∶"朐山不过是一个弹丸之地，又处于偏僻的海滨，地势低洼潮湿，对于我们来说并不是一个必须攻取的城池，而对于梁国而言却是个要地。因此，梁国必定会全力去争夺，对于我们是不得已而战。以不得已而战之军去对付全力争夺之师，战事恐怕会一直拖延下去，军费将会很大。如果得到朐山后又无法守住，白白进行一场战争，这正如古人说过的这里将是无用的石田。听说梁军多次想以宿豫请求与朐山交换，如果真是如此，我们占着这块无用之地，倒不如换得旧有的土地，双方又停止了战争，这最有利。"还没等宣武帝采纳这个意见，卢昶就败了。