564年9月， 北周集結24個軍府、各地的鄉兵以及各胡族兵共計20余萬人， 分三路進攻北齊。 第一路宇文護親自率領， 統領柱國大將軍王雄、達奚武、尉遲迥和齊國公宇文憲等， 兵力十余萬， 出潼關、弘農（今河南靈寶）， 進攻洛陽。 第二路由鎮守邵郡（在今河南濟源）的大將楊摽率領， 兵力一萬餘人， 出軹關（在今濟源王屋鎮）攻河東。 第三路由鎮守江陵的大將軍權景宣率領， 兵力不詳， 攻豫州。 另有楊忠屯兵沃野鎮， 以本部兵接應突厥軍。
▲北周伐齊洛陽之戰示意圖
客觀來說， 周齊雙方兵力對比並無太大差距， 宇文護傾全國之兵進攻北齊， 勝算不太。 長期駐守邊境線的勳州太守韋孝寬， 認為在對峙形勢下， 不可輕易決戰， 於是上書勸阻宇文護， 但宇文護不聽。
▲宇文護
11月， 宇文護屯兵弘農， 令尉遲迥率前鋒十萬圍攻洛陽金墉城， 達奚武、宇文憲、王雄等率軍在邙山下紮營， 形成圍敵打援之勢。 北齊大將斛律光、蘭陵王高長恭率軍五萬陣於邙山， 由於眾寡不敵， 不敢貿然攻擊， 只能坐觀洛陽被圍。 金墉城本是洛陽故城西北角部分， 魏孝武帝西遷後， 洛陽城成為東西爭霸的前沿重鎮， 因為大城面積太大難以保守， 於是將其西北角整修加固，
▲高長恭
齊武成帝高湛對洛陽形勢非常擔心。 洛陽一過， 與鄴都之間只剩一道黃河， 千萬不能大意。 此時北齊三大名將中的斛律光、高長恭均已到達洛陽，
▲斛律光
周軍對此毫不知情。 宇文護派兵圍攻洛陽時， 曾欲下令阻斷河陽的黃河渡口， 以形成合圍之勢， 無奈諸將都有輕敵之心， 認為在圍敵打援形勢下， 齊軍必然不敢救洛陽， 於是原本阻兵之策減弱為派遣偵察人員關注河陽的動靜。 因此， 段韶所部騎兵才得以毫無阻擋地過河入洛。
段韶到達時天有大霧，他在邙山下觀察周軍形勢後，決定趁霧突襲。宇文護自率軍進攻洛陽以來，全軍上下都彌漫著一股輕敵之氣，既沒有充分重視近在咫尺的齊軍，也沒有關注天時變化。齊軍列陣進攻，高長恭、段韶、斛律光分別主持中、左、右三軍。雙方猝然遭遇，一邊是蓄謀偷襲，一邊是出乎意料，周軍遇變大驚，慌亂之中有的小股部隊已經開始逃跑。邙山大營主將宇文憲指揮部隊迎擊齊軍。
主戰場在邙山，邙山雖不甚高，但也有一定坡度，齊軍在上，周軍在下，騎兵仰攻不便，周軍便舍騎用步，徒步向上進攻。段韶指揮齊軍且戰且退，等到周軍爬坡爬的氣喘吁吁，齊軍突然以騎兵居高臨下衝擊，周軍步兵立刻被沖的大亂，或被殺死，或被逼的跳河，戰場形勢一片混亂。周將王雄征戰多年，經驗豐富，知道如果一路潰退，必然凶多吉少，於是帶領麾下騎兵，不退反進，直沖齊軍右陣，沒想到竟與主將斛律光遭遇。斛律光左右騎兵都已與周軍纏鬥在一起，身邊從騎只有數人，王雄擊殺三人，正要上前生擒斛律光，可惜距離已遠。斛律光危急中不失名將本色，乘機張弓搭箭，一箭射中王雄額頭。王雄已經58歲，出征時已然抱病在身，健康狀況本就很差，此時頭上中箭，當即無法再戰，於是抱馬還營，剛一回去便傷重而死。
邙山之戰，周軍失利，並且大將王雄陣亡，周軍士氣低落，不敢再戰。齊將蘭陵王高長恭乘勝帶兵殺過邙山，衝破尉遲迥圍城大軍，殺到金墉城下。高長恭長相俊美，上陣打戰時怕相貌太美不足以威服部下，便帶著一副獸面鐵面具。獨孤永業的守城部隊不認識他，高長恭摘下面具大喊其名，北齊守軍一時士氣大振。稍後段韶指揮部隊趁著大霧繞到周軍西面突然殺出，尉遲迥出乎意料，沒有準備，齊軍內外夾攻，周軍再次大敗。
洛陽之戰勝負已分，周軍沒有立足之地，宇文憲意圖再戰，達奚武力勸不可，只好全部撤退。宇文護在弘農得到消息，率諸軍退還。
其他三路部隊，楊忠和俟斤可汗在並州沒有占到絲毫便宜，在宇文護退兵後亦迅速撤退。楊摽殺過軹關，深入齊境，然而由於其鎮守邵郡二十多年，與齊軍交戰勝多敗少，產生輕敵之心，防範手段沒有及時跟上，結果被齊將婁睿以重兵圍困，楊摽本人被生擒，部隊被擊潰，只有少數鄉兵逃回。權景宣殺入河南，本已佔領永州（今河南信陽）和上蔡（今河南新蔡），聽說洛陽大敗，不敢據守，只好棄城而還。至此，宇文護策劃的聯合突厥四路伐齊之戰以失敗告終。
關於此戰北周的損失，沒有準確統計，僅《北齊書斛律光傳》中有言俘斬三千餘。但從宇文護回到長安後自請處罰來看，損失當不僅此三千人。若干年後，宇文護決定再奪湘州，崔猷勸阻出兵時說，東征死傷過半。可見此次失利，可能對周軍主力帶來極大損失。
伐齊之戰失敗，根本原因是周齊實力相近，沒有打大殲滅戰的可能。宇文護個人的失誤，一是決策不當，不應當在北齊剛剛送還其母時出兵討伐，在道義上失了著。二是部署錯誤，齊軍在洛陽的兵力單薄，周軍如果以一部兵力圍困金墉城，而以大軍直攻河陽，與齊軍劃河對峙，又能就近與楊摽所部互為犄角，這樣勝負之數就又是一番局面了。三是輕敵太過，北周十幾年來四面出擊，屢獲大勝，國力隨之上升，而且在建立府兵制後，能夠動員二十萬兵力，這是西魏北周開國以來所未有之局面，宇文護本人的輕敵情緒影響了高級將領，這對作戰失敗的影響也不可低估。
威望與事功掛鉤，何時何地何人均逃不出這定律。宇文護親自主持伐齊大戰，動員全國兵力，卻落得個大敗的下場，無可避免對削弱了其聲望。從國際形勢來看，周齊經此一戰，都明白彼此實力相同，不敢再有大戰，兩國外交關係由敵對變為通使。565年，宇文護為穩固國內外形勢，再次與突厥加深合作關係，商定突厥可汗嫁女于周武帝，並派遣宗室大臣到突厥迎取阿史那公主。
段韶到達時天有大霧，他在邙山下觀察周軍形勢後，決定趁霧突襲。宇文護自率軍進攻洛陽以來，全軍上下都彌漫著一股輕敵之氣，既沒有充分重視近在咫尺的齊軍，也沒有關注天時變化。齊軍列陣進攻，高長恭、段韶、斛律光分別主持中、左、右三軍。雙方猝然遭遇，一邊是蓄謀偷襲，一邊是出乎意料，周軍遇變大驚，慌亂之中有的小股部隊已經開始逃跑。邙山大營主將宇文憲指揮部隊迎擊齊軍。
主戰場在邙山，邙山雖不甚高，但也有一定坡度，齊軍在上，周軍在下，騎兵仰攻不便，周軍便舍騎用步，徒步向上進攻。段韶指揮齊軍且戰且退，等到周軍爬坡爬的氣喘吁吁，齊軍突然以騎兵居高臨下衝擊，周軍步兵立刻被沖的大亂，或被殺死，或被逼的跳河，戰場形勢一片混亂。周將王雄征戰多年，經驗豐富，知道如果一路潰退，必然凶多吉少，於是帶領麾下騎兵，不退反進，直沖齊軍右陣，沒想到竟與主將斛律光遭遇。斛律光左右騎兵都已與周軍纏鬥在一起，身邊從騎只有數人，王雄擊殺三人，正要上前生擒斛律光，可惜距離已遠。斛律光危急中不失名將本色，乘機張弓搭箭，一箭射中王雄額頭。王雄已經58歲，出征時已然抱病在身，健康狀況本就很差，此時頭上中箭，當即無法再戰，於是抱馬還營，剛一回去便傷重而死。
邙山之戰，周軍失利，並且大將王雄陣亡，周軍士氣低落，不敢再戰。齊將蘭陵王高長恭乘勝帶兵殺過邙山，衝破尉遲迥圍城大軍，殺到金墉城下。高長恭長相俊美，上陣打戰時怕相貌太美不足以威服部下，便帶著一副獸面鐵面具。獨孤永業的守城部隊不認識他，高長恭摘下面具大喊其名，北齊守軍一時士氣大振。稍後段韶指揮部隊趁著大霧繞到周軍西面突然殺出，尉遲迥出乎意料，沒有準備，齊軍內外夾攻，周軍再次大敗。
洛陽之戰勝負已分，周軍沒有立足之地，宇文憲意圖再戰，達奚武力勸不可，只好全部撤退。宇文護在弘農得到消息，率諸軍退還。
其他三路部隊，楊忠和俟斤可汗在並州沒有占到絲毫便宜，在宇文護退兵後亦迅速撤退。楊摽殺過軹關，深入齊境，然而由於其鎮守邵郡二十多年，與齊軍交戰勝多敗少，產生輕敵之心，防範手段沒有及時跟上，結果被齊將婁睿以重兵圍困，楊摽本人被生擒，部隊被擊潰，只有少數鄉兵逃回。權景宣殺入河南，本已佔領永州（今河南信陽）和上蔡（今河南新蔡），聽說洛陽大敗，不敢據守，只好棄城而還。至此，宇文護策劃的聯合突厥四路伐齊之戰以失敗告終。
關於此戰北周的損失，沒有準確統計，僅《北齊書斛律光傳》中有言俘斬三千餘。但從宇文護回到長安後自請處罰來看，損失當不僅此三千人。若干年後，宇文護決定再奪湘州，崔猷勸阻出兵時說，東征死傷過半。可見此次失利，可能對周軍主力帶來極大損失。
伐齊之戰失敗，根本原因是周齊實力相近，沒有打大殲滅戰的可能。宇文護個人的失誤，一是決策不當，不應當在北齊剛剛送還其母時出兵討伐，在道義上失了著。二是部署錯誤，齊軍在洛陽的兵力單薄，周軍如果以一部兵力圍困金墉城，而以大軍直攻河陽，與齊軍劃河對峙，又能就近與楊摽所部互為犄角，這樣勝負之數就又是一番局面了。三是輕敵太過，北周十幾年來四面出擊，屢獲大勝，國力隨之上升，而且在建立府兵制後，能夠動員二十萬兵力，這是西魏北周開國以來所未有之局面，宇文護本人的輕敵情緒影響了高級將領，這對作戰失敗的影響也不可低估。
威望與事功掛鉤，何時何地何人均逃不出這定律。宇文護親自主持伐齊大戰，動員全國兵力，卻落得個大敗的下場，無可避免對削弱了其聲望。從國際形勢來看，周齊經此一戰，都明白彼此實力相同，不敢再有大戰，兩國外交關係由敵對變為通使。565年，宇文護為穩固國內外形勢，再次與突厥加深合作關係，商定突厥可汗嫁女于周武帝，並派遣宗室大臣到突厥迎取阿史那公主。