公元576年，当北周太子宇文赟还在西征之时，周武帝就已经筹划着对北齐发动第二次进攻了。这一年的一月四日，宇文邕离开长安，前往同州（今陕西省大荔县）视察，十二日，又赶往河东的涑川（发源于今山西省绛县，在永济市附近注入黄河），然后返回长安。到了四月七日，他再度前往同州。
等到太子宇文赟班师后，到了九月，宇文邕开始在朝堂商议再次出征北齐的一事，众将都不愿再战，宇文邕说："机不可失。胆敢动摇军心的，定斩不饶!"于是，第二次伐齐的决定就这样作出了。
十月四日，宇文邕亲自率军开始伐齐。他命令越王宇文盛、杞公宇文亮（宇文导之子）、随公杨坚为右三军，以谯王宇文俭、大将军窦泰、广化公丘崇率领左三军，又命齐王宇文宪、陈王宇文纯为前锋。十月十一日，北齐后主高纬正与冯淑妃在祁连池打猎，晋州告急，从清晨到中午，三道告急文书从前线传来。右丞相高阿那肱说∶"大家兴头正高，边境上小小的冲突，不过是家常便饭，何必要急着禀报!"到天黑时，又有来使称∶"平阳（今山西省临汾市）已经陷落!"这时，高阿那肱才让禀报。后主听了，就要下令折返，冯淑妃请求再打一围，后主同意了，因后主的名字叫高纬，当时就有人认为冯淑妃说打围不吉祥，十八日，后主回到了晋阳（今山西省太原市）。
宇文邕率领周军直抵晋州，大军驻扎在汾曲（今山西省临汾市南），他作出以下部署。
一是派遣齐王宇文宪率领两万精锐骑兵继续北上，前突至雀鼠谷（今山西省介休市西南）。雀鼠谷，北起今山西省介休市，中经灵石县，南达霍州市，谷长七十余公里，汾河流经河谷，河谷两边为陡峭的悬崖，是晋阳南下的要道。宇文邕派遣宇文宪率军扼守雀鼠谷，就是为了阻击齐军从晋阳南下救援晋州。
二是派遣陈王宇文纯率领两万步骑防守千里径（今山西省霍州市东南十里）。千里径是北魏平阳太守封子绘开凿的一条道路、是连接晋阳的另一条重要通道。由于雀鼠谷两岸悬崖陡峭，河流湍急，很难突破，一般取道千里径。宇文邕派遣宇文纯驻守此地，承担与宇文宪同样的任务。
三是命令柱国宇文盛率领一万步骑驻守汾水关（今山西省灵石县东南）。宇文盛所部承担的任务与上述两将相同，又可以随时对他们进行支援。
四是派遣郑公达奚震率领一万步骑驻守统军川。顾祖禹的《读史方舆纪要》卷四十二称∶"土军川在（石楼）县西五十里，源出团圆山。有土军谷、亦曰吐京谷，西达于大河，县境诸水悉流合焉。或讹为统军川。"石楼县远在西北，且是吐京胡的辖地，与周军在晋州的作战影响不大，顾祖禹的说法应当是错误的，统军川当另有其地。据《周书·达奚震传》称∶ "五年，又从东伐，率步骑一万守统军川，攻克义宁、乌苏二镇，破并州。"其中，义宁是山西省沁源县县治，因此，统军川地望当在今山西省霍州市以东地区，即在雀鼠谷的东部。
据现代学者考察，雀鼠谷、千里径、统军川三者是由西向东的三条大体平行的南北通道，统军川间道由山西省洪洞县南境溯洪安涧河河谷东北行，略循当今323省道干线公路至该河源头，折东循沁河上源河谷东北行，再折西北循浊漳河西源，越过武乡、祁县交界处分水岭后，循昌源河河谷一线，直至今山西省祁县东观镇。学者们的考证大约是正确的，即达奚震驻守的统军川在雀鼠谷和千里径以东，并不在西边的石楼县境。由此也可以解释，宇文邕派遣的这四位将领的任务都是为了阻击来自晋阳方向的北齐援军，确保晋州战役的胜利。
除了阻击晋阳方向的齐军外，宇文邕又派遣大将军韩明率领五千步骑把守齐子岭（今山西省垣曲县东）。焉氏公尹升率领五千步骑驻守鼓钟镇（今山西省垣曲县北六十里）。宇文邕部署的这两路，是为了防守从洛阳、河内地区而来的北齐援军。
宇文邕又分出两支部队。
一是派遣凉城公辛韶率领五千步骑守卫蒲津关（今山西省永济市）。显然，是为了保护大军后方的安全。
二是命令赵王宇文招率领一万步骑从华谷（今山西省稷山县西北二十里）北上，进攻北齐汾州（今山西省吉县）的各个城池。该部的任务是扫清晋州以西地区的残余敌人。
宇文邕命令内史王谊统领各军朝平阳城发起了猛攻。北齐行台仆射海昌王尉相贵固守城池。
十月十九日，北齐军队在晋阳集结完毕。二十五日，北齐后主率领大军从晋阳出发直扑晋州。
周军必须在北齐援军到来之前拿下平阳城，只有这样，才能将主力与担任阻击的部队会合，迎头痛击北齐援军，如果在北齐援军到来之前不能拿下平阳，一旦齐军在突破周军阻击阵地、突进到平阳城下后，与城内守军里应外合，周军处境将非常不妙。
宇文邕每天都亲自来到城下督战，城内渐渐受不住了。十月二十五日，就在北齐援军南下当天，北齐晋州行台左丞侯子钦等人趁夜打开了平阳城门投降。二十七日，驻守平阳北城的北齐晋州刺史崔景嵩夜里派人出城请求投降，北周王轨率军前去接应。天色未亮，北周将领段文振手持长枪，与数十人率先爬上了城墙，与崔景嵩会合，一起闯入尉相贵的住所，劫持了尉相贵，然后，他们登上了城墙，大声呐喊，齐军群龙无首，四散溃逃，周军遂攻克了北城，俘虏尉相贵以及八千多名齐军。
北上的宇文宪所部相继攻克了洪洞（今山西省洪洞县）、永安（今山西省霍州市）两座城池，已进抵雀鼠谷南口，但是，守卫此地的齐军焚烧了桥梁，固守险要，周军无法继续向前推进。宇文宪遂率军驻扎在永安城内，另外派遣永昌公宇文椿率军驻扎在鸡栖原（今山西省霍州市东北三十里），砍伐柏树立下大营。
显然，承担扼守雀鼠谷的宇文宪所部并没有达到目的。
十月二十八日，就在平阳陷落的第二天，北齐后主命令一万人马从千里径南下，又分军向汾水关杀来，他则亲率大军扑向鸡栖原。驻守汾水关的宇文盛向宇文宪告急，宇文宪亲自率军前去救援，北齐军见北周援军到来后，即行退去，宇文盛追击，将齐军击破。不久，鸡栖原上的宇文椿也来告急，宇文宪又率军救援。周军与齐军在鸡栖原对垒，一直等到日暮也没有交手。此时，周军已经攻克了平阳，如果再不将散于各处的军队收缩起来，势必被北齐大军各个击破，因此，宇文邕下令宇文宪等人撤退，宇文宪遂率军趁夜退去。齐军见周军柏木构筑的帐篷还在那里，一直没有发现周军已经悄悄撤离了，等到第二天才知道。后主命令高阿那肱率领先锋部队先行，自己随后进发。
十月二十九日，北周武帝宇文邕任命开府仪同大将军梁士彦为晋州刺史，率领一万精兵驻守平阳。
十一月四日，北齐后主高纬率领齐军进抵平阳。宇文邕见齐军声势浩大，打算暂时撤退，避开齐军的锐气。开府仪同大将军宇文忻（宇文贵之子）劝说道∶"陛下圣明威武，趁着敌人荒淫纵恣，何必担心不会胜利!假如北齐出现一位明君，君臣齐心协力，即使是商汤、周武王再世，也难以扫平他们了。如今，敌人君主昏庸，臣下愚蠢，军无战心，即使有百万之众，也不过是送给陛下的礼物而已。"军正王韶也说∶ "北齐政治昏乱，已经经过了两世，上天眷顾我们，一战就扼住了他们的咽喉。取乱侮亡，正在今日，现在撤军，我实在无法理解。"宇文邕虽然认为二人说得有理，但仍然率军撤离了。
宇文邕命宇文宪率军殿后，齐军追击，宇文宪与宇文忻各自率领一百骑兵与齐军交战，斩杀了齐军猛将贺兰豹子等，齐军退去。宇文宪领军渡过汾河。在玉璧追上了宇文邕。宇文邕命令宇文宪率领六万大军驻扎在沫川，声援平阳，又将各军都留在河东地区，这才回到了长安。
