1979年2月17日清晨，中越边境的宁静被突如其来的炮火打破。解放军的炮兵阵地率先发起猛烈攻击，无数炮弹越过边界，轰击越南阵地。这场代号为"惩罚作战"的军事行动正式拉开帷幕，对越自卫反击战由此开启。

解放军在东部战线上迅速部署20个步兵师，沿着500公里的战线向越南境内推进。其中第41军、42军、43军、54军、55军以及第50军第149师组成东线作战力量。从广西靖西和龙州出击的46军，与南北两路大军共同挺进越南北部重镇高平。41军从平孟方向发起进攻，成功包围和江地区的越军；42军下属的126师在坦克部队配合下，迅速占领高平西北部的战略要地。

到17日下午，解放军已在东西方向建立环形防御阵线，切断了越军南逃路线。面对解放军的强大攻势，越军试图通过炸毁水库来阻挡进攻，但解放军工兵部队迅速架桥修路，克服水障，继续推进。

与此同时，由第11军、第13军、第14军和第50军第149师组成的云南西线兵团也在杨得志、张志秀指挥下展开行动。第11军从云南金平县出击，攻占越军第一线据点；第13军投入红河作战，炮兵群对越军外围据点进行猛烈炮击；第14军则向老街、班菲、巴普丹郎、孟康等地发起多线进攻。

2月18日至20日，战事进入白热化阶段。越军在高平战线凭借地形优势顽强抵抗，老街激战持续升级。东线41军122师突袭并占领越南河安县城，125师攻占复和。西线第13军37师向柑塘发起攻击，第14军14师攻克越南黄连山省省会老街市，41师占领孟康。

2月21日至25日，解放军在多个战线取得重大突破。东线42军逼近高平外围，第41军122师占领高平省和广县县城寿江。第55军第三师、十二团主力攻占交通要道同登。2月24日，东线42军成功占领越南高平省省会高平市。

第一阶段作战结束后，解放军将进攻重点转向谅山。2月27日，许世友将军指挥东线第55军从多方向猛攻谅山市。在两天内扫清越军外围防守力量后，部队兵临谅山市区。战斗中，越军竟使用化学武器进行反击，此举激怒了许世友将军，他下令将谅山"炸成一片瓦砾"。

3月1日9时30分，东线第55军集中19个炮兵营的306门火炮，对谅山市内33个重要目标进行猛烈火力急袭。30分钟内发射9900多发炮弹，导致谅山市区的军政设施和主要建筑物严重受损，城市陷入瘫痪。

炮击结束后，解放军步兵在坦克部队支援下，对谅山市区展开全面攻击。3月2日攻克北市区，3月4日渡过奇穷河占领南市区。整个谅山战役共歼敌万余人，越军第308师大部被歼，谅山基本沦为废墟。

随着谅山被攻陷，河内已无险可守。3月5日晚，中国宣布已达到惩罚作战目的，开始从越南撤军。几小时后，越南宣布全国总动员令，誓言抵抗到底。这场历时28天的自卫反击战，在实现战略目标后画上句号。