公元576年十二月十三日，周军即进抵晋阳城下。

当天，北齐后主再次宣布大赦，改元隆化。他任命安德王高延宗为相国、并州刺史，统率山西全部的军队。此时，他逃离晋阳的主意已定，遂对高延宗说∶"并州就算哥哥你的了，我今日逃了!"高延宗说∶"陛下念及江山社稷，请千万不要轻举妄动，臣为陛下出死力战斗，必定能击破敌人!"穆提婆在一旁说道∶"陛下主意已定，大王不得总是阻挠!"当晚，后主遂率领亲随砍开五龙门，逃出城外，原本打算北逃到突厥，但很多随从官员都不愿意，途中纷纷逃散。领军将军梅胜郎拦住后主的坐骑劝谏，遂折回朝邺城而来。当时后主身边只有高阿那肱等十几人骑着马跟随，稍后又有广宁王高孝珩、襄城王高彦道陆续加入，一行共有数十人。

穆提婆一出城就投降了周军，后主得知后，勒令其母陆令萱自杀，将其家属不分老幼全部诛杀，没收全部家产。宇文邕以穆提婆为柱国、宜州刺史，并下诏对北齐群臣说∶"如果你们竭尽全力，又深知天命，前来投奔，我将对你们加官晋爵。原来叛逃到你们那里的我军将士，不论贵贱，一概免罪。"从此，北齐各地官员纷纷投降。

并州将士们对安德王高延宗说∶"大王不自立为帝，我们大家实在是不会替大王出生入死的。"

十二月十四日，高延宗在不得已的情况下只好登基称帝，他下诏称∶"武平（指后主高纬）软弱无能，国家大事全由宦官们控制，如今，又砍开城门连夜逃去，下落不明。我被诸位王公大人们推举，登上了皇帝宝座。"大赦，改元德昌。他一面任命晋昌王唐邕为宰相，齐昌王莫多娄敬显、沭阳王和阿于子、右卫大将军段畅、开府仪同三司韩骨胡等人为将帅;一面派人前往突厥求援。

高延宗即位的消息传来，并州军民纷纷前来投靠。高延宗将晋阳宫中的财物以及宫中美女全部拿出来赏赐给将士们，并没收了十余家宦官的家财。他见到每一位士兵都要亲自握住他们的双手，一一称名道姓，哽咽流泪，城内将士都愿意为他效命，晋阳城内军民同仇敌忾，即使是妇女孩童也都登上房顶，投掷石头砖块，共同抵御周军。

十二月十五日，北周武帝宇文邕来到了晋阳城下。北齐特进、开府那卢安生守太谷（今山西省太谷县），率领一万齐军投降了周军。

十二月十六日，北齐后主高纬逃到了邺城。当他听说安德王高延宗称帝的消息后，对近臣们说∶"我宁可让北周得到并州，也不愿安德王得到。"他身边的佞臣们纷纷说∶"是这个理。"

周军以战胜之威团团包围了晋阳，放眼望去，晋阳城外全是身穿黑色战袍的周军，如同黑云一般。高延宗命令莫多娄敬显、韩骨胡二人把守城南，和阿于子、段畅负责城东，他亲自率军在城北抵御北周齐王宇文宪。高延宗素来肥胖，大肚子下垂着，走起路来非常笨拙，但此时，他仿佛变了一个人，手持长矛来回督战，奔走如飞，无人能挡。尚书令史泪山亦肥大多力，手持长刀紧随其后，杀伤了很多周军，激战中，武卫将军兰芙蓉、綦连延长均战死在沙场。

就在高延宗在城北与敌人激战时，驻守城东的和阿于子、段畅二人竟然率领一千多骑兵出城投降了!北周武帝宇文邕亲自率军来到城东，对东城门发起了猛攻，傍晚时分，周军终于攻进了东门，闯入城中，纵火焚烧了佛寺，顿时火光冲天.，亮如白昼。得知东门失守后，高延宗和莫多娄敬显率领城北的军队迂回到东门，尾随周军之后，前后夹击，周军顿时大乱，争相向城外逃去，由于城门狭窄，周军自相践踏，反而堵住了去路。齐军在他们身后猛砍猛杀，杀死了两千余人。

宇文邕身边的卫士几乎全部战死，齐军还在后面追杀，而晋阳城东街道狭窄，地形复杂，眼看无路可走，宇文邕是命悬一线。承御上士张寿牵着马，刚刚投靠周军的贺拔伏恩用鞭子猛抽马后，在贺拔伏恩和另外一名北齐降将皮子信的引导下，一直折腾到当夜四更，宇文邕才侥幸逃出城外，差一点丢掉了性命。

齐军获胜后，高延宗判断宇文邕已经被杀，命人在尸体里寻找长胡须的，但没有找到。得胜后的齐军顿时松懈了下来，将士们纷纷涌向酒坊喝酒，个个喝得酩酊大醉，高延宗也无法制止。

宇文邕逃出城后，饿得无法忍受，打算就此逃离，众将大多也劝说撤回。齐王宇文宪和柱国王谊劝谏，认为这样逃走，反而无法幸免，降将段畅又反复说晋阳城内守备非常空虚。宇文忻也反对撤回，他愤怒地说道;"陛下攻克晋州，乘胜来到此地。如今，北齐皇帝已经逃走，关东各地已经动摇，自古用兵从未有这样威风的。昨天攻入城中，将士轻敌，稍有不利，何足介怀!大丈夫理当死中求生，败中取胜，现在，已成摧枯拉朽之势，陛下为何要丢掉这大好形势呢!"宇文邕这才停下马，命令吹响号角停止攻击，集合军队，不久，士气又振作了起来。

十二月十七日凌晨，字文邕率领周军再次进攻东门，此时，齐军将士大多还在酣醉之中，周军再次攻克了东门，接着又攻克了南门。高延宗率军苦战，打得精疲力竭，逃到城北，被周军生擒。宇文邕从马上下来，握住他的双手。高延宗推辞道∶"死人的手岂敢碰天子?"宇文邕回答∶"你我是两国的皇帝，我们之间并无个人恩怨，只是为了百姓幸福才大动干戈。不要害怕，我绝不会加害于你的。"又让他穿好衣服，对他很尊重。唐邕等人也都投降了周军，只有莫多娄敬显逃奔邺城，后主高纬任命其为司徒。

高延宗刚称帝时，曾向瀛洲（今河北省高阳县）刺史任城王高潜送去书信，称∶"主上出逃，社稷重大，大臣劝进，我不得已暂时负责一下。战事平定后，就将皇帝宝座归于叔父。"高潜说∶"我是臣子，岂能接受这种书信!"遂将使者押送到了邺城，交由后主处置。

十二月十八日，宇文邕宣布大赦，废除北齐的种种法律制度，物色贤能之土，予以提拔任用。当初，北周使者尹娄谦出使北齐，目的是探听北齐的虚实，他的参军高遵向北齐泄露了这一秘密，北齐遂将尹娄谦扣押在晋阳。宇文邕占领晋阳后，召见了尹娄谦，对其安慰了一番，并把高遵抓住交给尹娄谦，任他随便处置。尹娄谦叩头请求赦免了高遵，宇文邕说∶"你可以当着众人的面，朝他脸上吐口水，让他知道羞愧。"尹娄谦说∶"以高遵所犯的罪，不是吐口水就足以惩处的。宇文邕听后，就作罢了。尹娄谦还像以往那样对待高遵。

北齐后主下令要拿出重赏招募将士，可是，到最后他自己竟然不拿出财物。

广宁王高孝珩建议道∶"命令任城王高潜率领幽州的军队从土门（井陉关，在今河北省井陉县西）西进，扬言要进攻并州，独孤永业率领洛州军队西入潼关，扬言要进攻长安，我率领京畿部队从滏口（今河北省武安县南）西进，迎击敌人。敌人听说我军三路杀来，必然会逃离。"他又建议后主将宫中的宫女、珍宝拿出来赏赐给将士们，后主听后很不高兴。斛律孝卿请后主亲自勉励将士们，他提前给后主撰写了演讲稿，并一再告诫说:"陛下在演讲时应当表现得慷慨激昂，这样才能振奋人心，起到激励将士们的作用。"高纬出宫后，当着将士们的面，一向笨嘴拙舌的他紧张之余竟然忘记了稿子的内容，看到将士们一脸严肃，他突然放声大笑起来，他身边的弄臣们也跟着哈哈大笑。将士们个个愤怒地说∶"他自己尚且这样，我们还着什么急!"人人全无斗志。

后主只好对大家加官晋爵，从大丞相以下，太宰、三师（太师、太傅、太保）、大司马、大将军、三公（太尉、司徒、司空）等高官，全部增加员额，有的增至三人，有的增到四名，高官数不胜数。

关于这场北周未必能胜利、反而大胜、不仅大胜、最终还灭亡了北齐的战争，后人大多将北齐的灭亡归结到红颜祸水上来，唐代李商隐写了两首著名的《北齐》诗，其一，"一笑相倾国便亡，何劳荆棘事堪伤。小怜玉体横陈夜，已报周师入晋阳。"其二，"巧笑知堪敌万几，倾城最在着戎衣。晋阳已陷休回顾。更请君王猎一围。"对于这两首诗再说两句，过去有人曾由其一中的"小怜玉体横陈夜"句，演绎出后主让冯小怜裸体躺在床上、命群臣观赏的香艳荒淫的故事，这完全是瞎编的;关于其二"晋阳已陷休回顾"句，当时传话的是晋州陷落，而不是晋阳陷落，李商隐原诗采用史料有误。后主十月十八日回到了晋阳，晋州（平阳）是十月二十七日陷落的，后主与冯小怜在天池（祁连池）打猎时，连晋州尚未陷落（可能是传话人故意误传），更不用说晋阳了。

实际上，主要原因还在于后主高纬的无能。从北周武帝宇文邕的临场表现来看，他与此前谥号带武的皇帝∶汉武帝刘彻、光武帝刘秀、魏武帝曹操、宋武帝刘裕、道武帝拓跋珪、太武帝拓跋焘、神武帝高欢（不提晋武帝司马炎）相比，还相差一个档次，他身为统帅起码犯了犹豫不定、勇气不足又仓促冒进等大忌，至于最终消灭了北齐，实在是北齐后主太弱了，北齐换一个稍有头脑的皇帝也不至于亡国，甚至会把犹豫不决的宇文邕打得有来无回。