周文王十五岁时生武王，武王即位后，继续用姜子牙为国相，以兄弟周公旦、召公奭为助手，进一步整顿内政，增强军力，国力日益强盛。受命九年（约前1048年）姬发在盟津（孟津）大会诸侯，前来会盟的诸侯有800个，一起举行伐商演习。
受命十一年（约前1046年），商纣王穷兵黩武，持续发动征讨东南夷的战争，已把商朝弄得国困民乏。武王见时机己到，便联合庸、蜀、羌、髳卢、彭、濮等部族，亲率战车300辆，虎贲3000、甲士45000人，进攻朝歌，在牧野大败商军后攻入朝歌。商朝因为军人不足，故武装奴隶兵，奴隶对商厌倦，阵前倒戈，殷商大败，纣王自焚于鹿台，周武王以钺砍纣王遗体，代表诛杀商纣，殷商正式灭亡，史称武王克殷。王朝建立，定都镐京（今陕西西安西南）。周武王追封父亲为文王，并分封诸侯。
牧野之战又称“武王伐纣”，是周武王联军与商朝军队在牧野（今河南省淇县南）进行的决战。由于帝辛（商纣王）先征西北的黎，后平东南夷，虽取得胜利，但穷兵黩武，加剧了社会和阶级矛盾，最后兵败自焚，商朝灭亡。
《史记》卷四〈周本纪〉记载：帝纣闻武王来，亦发兵七十万人距武王。武王使师尚父与百夫致师，以大卒驰帝纣师。纣师虽众，皆无战之心，心欲武王亟入。纣师皆倒兵以战，以开武王。武王驰之，纣兵皆崩畔纣。纣走，反入登于鹿台之上，蒙衣其殊玉，自燔于火而死。武王持大白旗以麾诸侯，诸侯毕拜武王，武王乃揖诸侯，诸侯毕从。武王至商国，商国百姓咸待于郊。于是武王使群臣告语商百姓曰：「上天降休！」商人皆再拜稽首，武王亦答拜。遂入，至纣死所。武王自射之，三发而后下车，以轻剑击之，以黄钺斩纣头，县大白之旗。