武王姬发继位后，拜吕望（也就是姜太公）为太师，总领军国大事。又以周公旦做宰辅，召公、毕公一班人在武王的左右为辅佐，继续和发展文王所开创的事业。
周武王继位的第九年，他到文王的墓地献祭礼，然后到东方检阅军队，在盟津（即孟津。在今河南省孟津县东，孟州市西南，为古黄河渡口）搞了一次大规模的军事演习。他做了一块文王的牌位，用车拉着，到驻地宿营就供在中军帐里。

到了要检阅的军队驻地，武王宣称：我是奉西伯的旨意来征伐的，不能自行专断。于是让司马、司徒、司空等接受了符节的官员：你们要庄敬戒惧，切实努力呀！ 我自己本来是无知的，因为先辈祖宗是有德行的诸侯藩臣，我才有机会继承先祖的功业。现在我们已普遍建立了赏罚制度，严明纪律是为了确保完成祖先的功业。所 以我们才要起兵伐纣。
太师吕望发布命令说：集合好你们的兵众，磨砺好你们的武器，把握好你们的船只桨楫，迟到的要斩首以严明军法。
武王率大军渡黄河，船漂行到中间激流，有一条白鱼跳进了武王所坐的船舱里，武王恭敬地弯腰拾起来用它祭祀了上天。渡过了黄河以后，一团天火从天而降，落在了武王所住的屋顶上，然后就变成了乌鸦，但它的颜色是赤红的，它的叫声魄魄然象征着安定。武王从这些不断显现的天象预兆中，感悟到讨伐纣王还不到时候。
当时西周已在实际上成为了诸侯的领袖，知道武王兴兵，八百多个四方诸侯没有经过预期就自动来会盟。诸侯们都说：对纣可以讨伐了。武王回答说：你们还不知道上天的旨意，现在还不可以讨伐。于是命令军队各自回到了属国和驻地。
两年后，纣王昏乱暴虐更加无以附加，杀死了比干，囚禁了箕子，连太师疵、少师疆都抱着他们的礼器、乐器逃到了周地。武王见商纣王的残暴无德已激起天下公愤。认为替天行道、讨伐纣王、救百姓出水火的时机到了。
于是他号令四方诸侯：殷商有着非常严重的罪恶祸患天下，我们不能不去完成对他的讨伐。
各诸侯国以武王为盟主，兴兵伐纣。史料文献中记载，武王用太师吕望统兵，亲自出征，率领的军队有兵车三百乘，勇武的虎贲军士三千人，着盔甲的军士四万五 千人，往东方进军讨伐商纣。当然这是文献的记载，如果如《封神演义》书中所叙，誓师伐纣的程序很严格，场面很盛大庄重，出兵的人数也比这多的多，但这里只 用文献记载的史实。不过从当时的人口推测，这个人数是比较客观的。
武王十一年十二月戊午日，伐纣的周军全部经盟津渡过黄河，四方诸侯也都在此汇聚盟誓伐商。武王写了《太誓》训告大家：现在殷王纣听信他宠妃的妖言，违逆天道，败坏人伦，疏远忠亲，亲近淫小。所以我姬发现在要恭敬地执行上天对殷纣的惩罚。努力战斗，我们要一战成功。
第二年二月，联军就已经打到商都郊外的牧野。甲子日天刚亮，武王率领参战部队举行灭纣誓师大会。武王威风凛凛，左手把着黄钺，右手秉执白色的装饰着牦牛 尾的大旗，用来指挥众军。在战前动员中说道：从远方辛勤征战到这里的将士们，举起你们的戈戟，排好你们的盾牌，立好你们的矛，我将要宣誓了。武王宣誓誓词 的内容是：古代有过这样的俗语 母鸡不能打鸣报晓，母鸡如果打鸣报晓，这一家就要彻底毁亡 ，但现在殷王纣只听宠妃的话，废弃对先祖的祭祀不闻不问，惑乱 废弃国家的大事，遗弃他祖父母以下的亲族不加任用，反而重用信任有重大罪恶逃亡到商地来的恶人，任由他们对百官贵族施加暴虐。现在我姬发只是带领大家恭敬 地执行上天的惩罚。今天进行会战，决战中，每前进六七步，就要停下来整顿协调一致了再前进。努力呀！将士们！希望大家威武地战斗，像罴（p ）、像豺狼、 像螭（chī）龙那样勇猛无畏。不要强暴地杀害前来投降的士兵，以便让他们到我们西部的土地上去服劳役。努力呀！将士们！对那些畏缩不前的胆小鬼要坚决地 斩杀掉，每个人必须勇猛地向敌人冲杀。
宣誓完毕，四方诸侯汇集的战车有四千乘，联军在牧野排列成军阵，与殷商的大军进行决战。
纣王被奸臣迷惑，每日沉湎在酒色之中，自己的军队打了败仗奸臣们还向他封锁消息，武王的军队快兵临城下了，他才知道情况，急忙调集七十万大军保卫国都。
武王派吕望带少数武士先冲入敌阵挑战，再用大部队集团攻击纣王的军队。纣王的军队虽然数量多，但人心已失，将士不愿意为纣王卖命，反而希望武王取胜改朝换代，有的甚至阵前倒戈，向殷商的军队反击，来为武王开路。
武王亲自率兵攻击，商朝的大军全面溃散，纣王眼看大势已去，这个本来十分有勇力的君王也只好无奈地接受了失败的现实。他逃进城登上了以无数百姓血泪筑起的鹿台，用特别珍贵的美玉所装饰的衣服包裹全身，跳进燃烧的大火自焚了。
战争胜利了，参战的诸侯们前来拜贺武王。武王拱手作揖做回敬礼，诸侯们自始至终都尊敬武王，服从他的指挥。武王要进商的都城，商的百官出城迎接聚结在郊外。武王让群臣告诉商的百官说：上天降下了幸福。商地的人们都再次跪拜叩头，武王也答谢回拜。
武王进了都城，在纣王烧死的地方象征性地向纣王烧焦了的尸体射了三箭这才下了战车，再用轻宝剑击打纣的尸体，然后拿黄钺斩下了纣王的头颅，悬挂在大白旗 的旗杆上。接着来到纣王宠幸的两个妃子的住所，她们已经上吊自杀了。武王又对她们射了三箭，用剑击打她们的尸体，拿铁制的黑色大斧斩下她们的头，将头悬挂 在小白旗的旗杆上。做完这些事，武王回到了军营。
第二天，武王派人清除道路，修缮社庙和商纣的王宫。选了黄道吉日，由一百名士兵扛着 装饰有九条飘带的大旗作为仪仗队走在前面。武王的弟弟姬振铎守护着插有太常旗显示王者尊严的仪仗车，周公旦拿着大斧，毕公拿着小斧，在左右簇拥着武王，散 宜生、太颠、闳（h ng）夭都执着剑护卫着武王。
队伍进了城，站立在社坛南面大部队的左边，左右辅卫的人一直伴随着他。毛叔姬郑捧 着在月光下取得的露水当做祭酒，康叔姬封铺上用公明草编成的席，召公姬爽进献彩帛，吕望牵着祭祀用的牲畜，尹佚宣读祝文说：殷的末代孙季纣，断绝废弃先王 的英明德政，侮辱蔑视天地众神，不给他们祭祀，惑乱残暴商家都邑的百官贵族，他昭彰显著的罪恶，已经被天帝知道了。
在历数了纣王的罪恶后，武王再次拜天地神祇，说：我承受着更改朝代的天命，革除殷商弊政，接受上天的旨意。
受命于天，替天行道，是在当时的文明程度状况下，取得士人和百姓支持的最好理由。
武王灭商，建立了周王朝。
武王灭商后，做为新的国君，自然要赏功奖勤。考虑到商地毕竟刚刚臣服，会有诸多不稳定因素，武王很明智地把商纣的儿子禄父（就是武庚）封在商地，继续统 领殷族的余留民众。并派他的弟弟管叔姬鲜、蔡叔姬度帮助禄父治理殷族遗民。接着命令召公去释放被囚禁的箕子，又命令毕公去释放被囚禁的百官贵族，还到已经 殉职的老丞相商容的故居去做了祭奠。接着命令南宫适散发露台的钱财、钜（j ）桥的存粮来赈济贫苦饥饿的普通百姓。做完了这些，武王派南宫适、史佚展示九 鼎和宝玉。派闳夭去给比干的坟地增添墓土划定墓田的疆界。最后命令宗祝官员负责在军中举行祭祀，祭奠吊唁此次伐纣战争中阵亡的将士。
做完了这些，武王带着周军回故都去了。
回到周的都城，武王施用分封制度开始分封诸侯。神农的后代被封在焦（今安徽省毫州市）；黄帝的后代封在祝（今山东省肥城市东南）；尧帝的后代封在蓟 （j ，今北京城西南），舜帝的后代封在陈地（今河南东部和安徽北部），禹帝的后代封在杞（qǐ，今河南省杞县）。对征战的功臣们也都给予了封赏。太师吕 望功劳最大，封尚父在营丘（今山东省淄博市临淄区北），国号为齐。
传说周文王的儿子很多，甚至有百子之说。灭商后在战争中活下来的基本都得到了封赏，传说周武王在建国之初封诸侯七十一个，其中姬姓诸侯就五十三个。但在这些同父兄弟中，最受重视的还是武王的同母兄弟。
武王的母亲叫太姒，是文王的正妻。她生了十个儿子。大儿子伯邑考，传说在文王被囚羑里时，前去救文王被纣王害死了。第二个儿子就是武王姬发，老三姬鲜被 封在蔡（今河南省上蔡县西南）。老四就是才德出众的姬旦，在朝辅政被称为周公旦，被封在鲁。老五姬度被封在管（今河南省郑州市）。老六姬振铎封在曹（今山 东省定陶西南）。老七姬武封在成（今山东省宁阳县北）。老八姬处封在霍（今山西省霍州市西南）。当时老九姬封、老十姬载年令太小，没有赐封。到了周成王 时，经周公旦提议封老九姬封在卫，老十姬载封在冉。
其余的功臣、随征的诸侯也都按功劳大小给予了封赏。
武王建立 周王朝后，吸取殷王朝灭亡的教训，以仁德治理天下，国事昌平。又在洛邑（今河南洛阳）规划营建了周的陪都（当时周朝的都城在镐京），把马匹纵放在了华山的 南面（ 马放南山 的典故源于此），把牛放牧在桃林塞的旧墟一带；把军队进行整编，大部分战士回乡耕种，变军力为民力，也以此向天下昭示，不再举兵用武 了。