在这场冲突中，越南方面不甘示弱，迅速调遣了包括346师、354师、316甲师在内的多个精锐部队以及188炮兵团和独立第677团等王牌军团，在越北全线上与我军激战。开战仅三天，越南方面的伤亡人数便突破了一万人大关，同时其重要的七座导弹基地亦被摧毁，局面急剧恶化。
战役首日，黎明前的昏暗中，我军各部整装待发，伴随着信号弹划破夜空，前线航空兵部队数百架战机密集穿越边境线，形成强大的空中压制态势。而越南机场内的飞机，则因我军的空中优势而被迫停飞，无法有效对抗。
中央军委根据战略部署，指挥我军沿着老街、高平、谅山三条关键路线展开攻势。战斗一触即发，我军十四路大军沿长达近1400公里的边界全线推进，使得越军的第一道防线压力骤增，面对我军凌厉攻势和多点突进，越军指挥部一时陷入混乱，难以判断我军的主要突击方向。仅仅三小时内，捷报频传至我军前线司令指挥部，许世友司令手握电文，面露喜色，命令全军乘胜追击，继续深入。
其中，老街作为越南西南部的重要门户和交通枢纽，地位尤为关键。此地不仅拥有大型水电站为越南提供大量电力，更驻扎着越南军队中的精英——第246团。我军决定以炮火先行，随后发动强攻，一举拿下这支部队。经过激烈战斗，至2月18日下午5时，解放军成功占领老街城区，并击毙越军第246团团长，俘虏参谋长，于次日完全控制了老街及其水电站和机场。开战仅三天，越军伤亡已超万人，而我军也付出了重大牺牲。
老街之战的战略意义极为重要，它标志着我军成功打开了越南西南部的大门，切断了越南与老挝、柬埔寨之间的交通联系，并且重创了越南的电力系统和空中支援能力，尤其是消灭了越军第246团，给越南军队留下了深刻的心理创伤。与此同时，高平地区同样爆发了激烈的战斗。高平作为越北山区的重要据点，地形复杂，防御坚固，由越南两大王牌军队——第345师和第316师共同驻守。尽管面临重重困难，我军仍坚决执行穿插任务，力图打破僵局。然而，由于通讯不畅和地形不利，初期遭遇了一系列挫败。最终，通过调整战略并充分发挥游击战术的优势，南北集团军合力围攻，于2月25日攻克高平，歼灭大部分敌军。高平战役中，我军付出惨痛代价，一天内曾有四千多名战士壮烈牺牲，这一数字反映了战争初期我军存在的轻敌心理和对地形的不熟悉。
接下来，我军剑指谅山，于2月20日向谅山外围发起猛攻。攻克谅山意味着越南首都河内门户洞开，其防御体系将彻底崩溃。随着战斗进入三月，我军攻势如潮，集中上百门重型火炮对越军阵地进行猛烈轰击，尤其是在同登地区的战斗中，越军“无敌军团”之称的308师也无法抵挡我军雷霆万钧的火力打击，最终溃不成军。
持续28天的对越自卫反击战，我军共动用19个军，东西两线齐头并进，给予越南沉重打击。据统计数据显示，越军正规编制下的伤亡人数达到54963余人，而我军则伤亡34000余人（其中牺牲8531人，负伤和非战斗减员21000余人）。值得注意的是，若算上越南全民皆兵的实际情况，其实际伤亡可能接近十万人之巨。
随着我军于3月5日宣布撤军，并在3月16日全部撤离回国，这场惩罚性的正义之战宣告结束，但留下的教训和影响却深深烙印在两国历史之中。
