对于在长江两岸对峙的双方来说，这一战毫无疑问是一场国运之战。若是汉军获胜，自然就是席卷三吴，恢复一统，若是吴军获胜，也能再试图恢复旧疆，重掌主动。而对于两军的统帅而言，则更没有退让空间，若诸葛亮战败，恐怕会直接导致延熙以来的新政心血毁于一旦，若司马懿战败，他也走投无路，任凭天下之大，却无他半分立足之地，双方都只有死战一条路可选。
从军队的数量上来说，此时的汉军毫无疑问是占据优势的，三府合并后，如今二十五万大军汇聚一堂，连亘在江边，仿佛北方天际陡然升起一团黑压压的乌云，无数船只的樯橹和旗帜从水面下一点点升起，正对上南面的太阳，仿佛要将其遮蔽一般。相比之下，江南连营的十一万吴人大军未免就有些寒酸了，虽然也是一支成规模的大军，但数量上不及敌人一半，这总会给将士的士气蒙上一层阴翳。
好在详细比较参战双方的优劣后，吴人发现并非毫无胜算。荆州虽然已经丢失，但江陵水师还是留存了下来，和吴人其余水师汇合后，竟还拥有大小舰船上千艘，论水师军势之盛，远胜过当年建业之战时的周瑜水师。而反观汉军，他们虽然也拥有上千艘船只，但由于关羽建立水师的思路，导致其中多数是走舸、艨艟、清牙之类的小船，只有东府军带来了二十艘楼船，堪堪达到吴人楼船的三分之一。在这种情况下进行水战，汉军的人数优势施展不开，只要摧破汉军水师，奠定吴人的江上优势，不说尽数夺回江北，收回荆南等地至少是没有问题。
但司马懿并不敢贸然决战，论水战，他自认为比不过陆逊，可陆逊的水师却被关羽在竟陵一举击退，虽然采用的是顺风纵火的取巧之法，但也不得不引起司马懿的重视。而恰好此时又刮的是西北风，所以司马懿保守起见，并没有主动向汉军发起挑衅，而是一连几天与麾下诸将军议，做出一副不得万全之策，就不进行决战的姿态。
然而时间的优势到底在汉军这边，司马懿想示敌以弱，诸葛亮却更耐得住性子，他如今初掌大军，诸将对他都还不够了解，正好利用这个短暂的时间来继续整训内部。当然，也不可能说什么都不做，汉军既然已经占领了柴桑，诸葛亮就令魏延别领两万人，在丹阳郡内频频肆虐，而后放出消息，说汉军打算先令六万人于丹阳渡江，好与水师水陆夹攻。
这一招正中吴人要害，他们确实是输不起也拖不起的一方，若诸葛亮当真如此布置，吴人即使不战也自然败了。所以孙权当即给司马懿下令，命他在半月之内，必须与汉军水师进行决战。司马懿直到自己别无选择，也同意了这一点。他继而与吴军众将说：“那边等风向变化吧！只要我们身居上风，便是有天命相助，必能大破贼军！”
第二天，在太阳升起以后，吴人抬头看天，发现一夜过去，碧蓝的天空开始积起白灰色的云，高处的吴军旗帜，都猎猎地朝对岸飘扬。风如神助！这是多好的机会啊，吴军将士立刻到营中向主帅请命出征，司马懿望天良久，也终于下定了决心，令吴军尽数上船。
此时东南风吹得正厉害，江面上四处是倒退的波澜。天空层云弥补，遮天蔽日，长江犹如躺在云中的浩瀚海洋，任由灰白色的波浪不断摇摆，轻晃船只，好似催眠。而两军大小船只横陈两岸，躺在静静流淌的江水之中，就像是睡着了一般。两岸碧色如画，北岸被各种各样的芦苇染成一片洁白，南岸则在柳林的绿色中，间杂这一片片绚丽的花色，江上潮湿的空气中流动着一股蚊虫滋生的味道，间或飘来两军做饭的炊烟味。除了江水拍击船舷，连说话的人声都不能辨析出来。更别说金鼓、铜锣，以及鸣镝和摇桨的巨响。总之两岸在风声中变得宁静，像是还没有醒过来一般。
但事实上，两岸的水师都已经准备好了。
很快，吴人大舰出现在江面上。最前面的正是焐热所倚仗的巨舰楼船。其余艨艟等小船跟随其后，渐次起锚入江。前锋行至江心附近，这个时候汉军已经出船应战了。吴人楼船随即停止渡江，左右展开为横排，以便随敌军的攻势而更快地改变阵型。
此时的水战，由于楼船越来越高，载人数量越来越多，弓弩射程越来越远，使得艨艟小船那种游斗为主的方式，已经发生了很大的变化。高大的楼船进入战场后，小船其实破不了楼船的防御，仰头射击也非常吃亏，除去接舷战和纵火外，并没有好的反制手段，即使是主张以小船建军的关羽，其实中心思想也是利用其灵活性，能战则战，来去自由，使陆军不再受水师的制约而已。哪怕在竟陵之战中，他顺风纵火，场面大优，但终究也没能留下吴人的楼船。
吴军的楼船居前，就是想利用这种优势，挑战汉军大舰，准备在巨舰对射中胜出。如果汉军不应，吴军就继续划桨逼近北岸，把来不及展开的汉军船队困在岸边，令其避无可避，再用跟随的小船张网，将剩下的汉军水师尽数摧毁，船上的汉军士卒也就得被打到江里喂了鱼虾。如果汉军怯战逃走，吴军就顺风张帆，穷追猛打，更能获取全胜。
可以说，如果没有意外的话，司马懿既然先一步把水师阵型展开，又占据了顺风的有利天时，故而已经有了较高于对手的胜算。
不过，出乎吴人意料的是，汉军的确出阵应战了。但来得不是对等的楼船大舰，或者说，楼船的形状极为奇怪。这些汉军楼船在船舷的两侧拉开了一道巨大的灰布，像是鸟的两翼一样将左右包裹着。东南风猛烈地吹过去，这些用绳子捆绑的灰布剧烈抖动，并没有使汉军的行军速度变得更快。这让楼船上准备接战的吴军十分奇怪，他们私底下议论纷纷，并不知道这两面多加的布有什么作用。
但此时的形势已经容不得他们继续多想了。在风力的鼓动下，大部分楼船都已经飞快地驶进了对射的箭程范围内。吴人毫不犹豫地开始对敌军放箭，可令人奇怪的是，汉军并没有第一时间还击，反而是调整位置，朝着吴人的楼船之间的空隔中前进。这种情形一度令吴人感到陌生又有些熟悉，陌生是因为江面上从未有过这种情形的水战，而熟悉是感觉这种场面似曾相识。
而在两军船舷擦肩而过的时候，答案终于揭晓了。汉军士卒们揭下两侧的灰色帆布，顿时露出了藏在其中的十余对拍竿，正是此前诸葛亮为水战设计的金翅楼船！吴人看到仅在咫尺的高大拍竿，立刻就回忆起了三年前攻打合肥的痛苦回忆，这让他们大惊失色，继而血液都冰冷了。但不管作何反应，一切都为时已晚，汉吴双方的楼船已经全然交汇在一起，连转身调头的空间都不存在了，更何况眼下是东南风，转头就等同于主动逆风，庞大的楼船也来不及转向。他们只能眼睁睁地看着汉军抛射大拍。
汉军的金翅来势缓慢，但动拍却毫无半点拖泥带水，在双方几乎能够看见对方面孔的情况下，每一次大拍呼啸迎击，都能够毫无悬念地在吴军楼船上砸出一片缺洞，巨响过后，便是浪花奔涌进楼船中，不留情面地将其拽入江底，只留下部分解体的木板碎片在江流中上下漂泊。吴军将士别说反击了，就是在江水中游泳都显得极为困难，船只碰撞间产生的种种波涛，与江水下汹涌的乱流相互击打，如同蛟龙般将溺水的吴人卷进水中。而在江面上，这场单方面的屠杀还在继续着，自楼船出现以来，还从未有这样一支足以摧毁城垣的船队，在大风激荡的辽阔长江之上，完全没有顾忌地用巨石横扫另一支舰队！就如同已经蜕变腾飞的鹏鸟一般，睥睨着这些还停留在鲲鲸时代的同类。等到汉军的落石终于停止了，大江依然默默东流，但原本不可一世的吴人水师，已经不复存在了！
时至政务，天色还是阴阴的，两军短暂停止了接触。吴人的后队，即司马懿剩下的所有小船，此时都已经退回到南岸。汉军的金翅楼船霸占江心，胜负已然分明。
次日，汉军堂皇渡江，吴人只是稍作抵抗，便被诸葛亮率军正面击溃。到了这一步，任谁也知晓，灭吴之战已经大功告成了，吴人再无可用之兵，而作为降将统帅的司马懿，当场横剑自刎，在建业城中的孙权、张昭等人也随即点火自焚，城中临时推举被软禁的孙策之子孙绍出城前来投降，至此，统一江南的最后战事，也算是正式告一段落了。