周王姬昌死后，他的第二个儿子姬发在丰京继位，称为武王，并将自己的父亲西伯昌追称为文王。
周武王拜姜尚为军师，用对待父辈的礼仪尊重他。武王还团结自己的兄弟周公旦、召公奭(ｓｈì)等，使全国上下一条心，厉兵秣马，积蓄力量，准备起兵灭商。
数年后，武王率军东进。但他没有公开打出灭商的旗号，相反却仍以商朝属国的名义，让军队在前面抬着自己父亲的木牌位，大旗上书写着西伯昌的名号，而自己也不称王，只称太子发。武王的这种做法，显然是为了对当时的政治和军事形势进行一次虚实试探。
武王的军队东进渡过黄河来到孟津(今河南孟津东北)，果然许多商朝属国的诸侯们纷纷赶来汇合，表示支持。但武王考虑到纣王在商朝还有一定的号召力，纣王的叔父比干、兄弟箕子、微子等一批商朝的贵族大臣们还在竭力维护这个摇摇欲坠的政权，觉得灭纣的时机尚未成熟，因此，只在孟津进行了一次观兵演习，与诸侯们联络了一下感情，便带兵回到了丰京。
这时纣王的昏庸暴虐却更加变本加厉了。有天早晨，纣王在鹿台上与妲己一起观赏风景。此时正是隆冬天气，他们看见远处的淇水边有一老一少两个人正赤着脚在蹚水过河。前面的老人走得很快，好像不太怕冷，而后面的年轻人却缩手缩脚，一副十分怕冷的样子。为什么年轻人反倒不如老年人?纣王觉得奇怪。妲己说，这是因为那老人的父母生他时很年轻，因此他的骨髓饱满、精血旺盛；而这年轻人则相反，是一对老年夫妇所生，因此他的骨髓先天就不饱满。纣王不信，就命武士立刻去将两人抓来，当场砍开他们的脚胫骨看个究竟。还有一次，纣王为了与妲己打赌在鹿台下路过的一个孕妇肚里的孩子是男是女，又让武士马上剖开了她的肚子。
大臣箕子见纣王实在闹得不像话，进宫去劝谏。纣王一怒之下，下令将箕子剃了光头，关到后宫做奴隶。比干去为箕子说情，纣王竟命武士将他剖胸剜心，说是要看看他这个装假正经的圣人到底长了几个心眼。微子看到纣王实在无药可救了，他不愿亲眼目睹商朝的灭亡，就带着家眷逃离了朝歌，隐居起来了。
周武王得知商朝王室的情况，知道纣王已经众叛亲离，商朝的气数已尽，于是便正式出动了复仇大军。武王的军队有兵车三百乘、精兵五万人，由周武王和军师姜尚统帅，一路向东进发。
周军正在前进，忽然被两个白发苍苍的老人拦住了去路。武王和姜尚上前一问，才知道两人一个叫伯夷，一个叫叔齐，是北方的孤竹国人，原是仰慕武王的德政前来投奔的，听说周军要去灭商，认为臣子不能犯上，因此要武王罢兵。姜尚见是两个不识时务的迂老头，便不和他们争论，只叫士兵将他们拉开后，便命令军队继续前进了。
周军于当年年底来到黄河边。黄河正好封冻，大军踏冰渡河，顺利地抵达孟津。四方诸侯闻讯，也都纷纷带了军队赶到孟津与周军会师。
第二年初，周军的五万精兵与号称八百路诸侯的联军浩浩荡荡地继续东进，二月上旬便抵达了朝歌附近的牧野(在今河南汲县)。周武王在牧野与各路诸侯誓师。誓师大会上，武王历数了纣王的暴政与罪状，宣布自己是奉天命出师伐纣，同时规定了作战的纪律——不准抢劫骚扰百姓，不许杀害俘虏，勇敢杀敌者有奖，临阵逃脱或后退者处死。
誓师以后，伐纣大军便以高昂的士气准备进攻朝歌。这时纣王才着慌起来，连忙组织军队抵抗。但朝歌的守城军队不多，他只好临时抱佛脚，将城内的大批奴隶和前几年与东夷的战争中抓来的俘虏统统武装起来，开往前线。纣王亲自率领这支号称有七十万人的杂牌军，来到牧野与武王的联军对阵。
两军在数量上虽然很悬殊：联军总共不超过十万人，而纣王的商军有七十万，但联军精神抖擞、士气旺盛，而纣王军队中的奴隶和俘虏则恨透了这个暴君，巴不得他失败。更加可悲的是，纣王到这时还耍小聪明，他让奴隶和俘虏们冲在前面，自己的士兵只在后面压阵督战。于是，两军一接触，战场上便出现了戏剧性的场面——商军中的奴隶和战俘，纷纷举着戈矛，调转身去，杀向纣王自己的军队。商军的前队倒戈，再加上周军的勇猛冲杀，纣王的军队顿时土崩瓦解，溃不成军。纣王在几个亲信的保护下返身逃进朝歌，还未来得及关闭城门，周军已潮水般冲了进来。
纣王见大势已去，便逃到鹿台上，点火自焚而死。商朝就此灭亡。
周武王灭纣以后，在离丰京二十五里外的沣水东岸，建造了一座气势宏伟的新都，定名为镐京（今陕西西安西），宣布自己为天子，并尊他的祖宗古公父为太王，祖父季历为王季，父亲西伯昌为文王。从此便开始了中国历史上的西周时期。