Năm 1074, trước những nguy cơ ngoại xâm đến từ Tống và Chiêm Thành hiện rõ, Linh Nhân Hoàng thái hậu đã cho triệu hồi Lý Đạo Thành về kinh, phong chức Thái phó Bình chương quốc quân trọng sự. Chức danh này là chức Tể tướng thời Lý, đứng đầu hàng quan văn, phụ trách toàn bộ về nội trị (trừ quân đội). Vậy là bộ ba quyền lực bao gồm Ỷ Lan Linh Nhân Hoàng thái hậu, Thái úy Lý Thường Kiệt, Thái phó Lý Đạo Thành đã đồng lòng phò tá vị vua nhỏ Lý Nhân Tông. Nhờ sự hòa giải quan trọng này, khối đại đoàn kết dân tộc được củng cố vững chắc trước những thử thách lớn.

Tình hình ở biên cương phía bắc ngày một nghiêm trọng. Nhận biết rõ ý đồ của nước Tống, Thái úy Lý Thường Kiệt đã tâu lên triều đình:“Ngồi yên đợi giặc không bằng đem quân ra trước để chặn mũi nhọn của giặc”. Lời tâu của ông nhận được sự tán thành của vua và các triều thần. Năm 1075, ngay sau khi đi tuần biên giới phía Nam trở về, Lý Thường Kiệt bắt tay ngay vào việc chuẩn bị cuộc Bắc chinh. Lý Thường Kiệt lĩnh chức Đại nguyên soái, thống lĩnh quân đội chuẩn bị một cuộc tấn công phủ đầu quy mô lớn đánh vào nội địa nước Tống. Thời bấy giờ, tổng quân số thường trực nước Tống khoảng chừng 100 vạn quân, còn quân đội thường trực nước Đại Việt có khoảng 7 vạn quân. Trong thế bị dồn vào chân tường, quân đội Đại Việt thời Lý Nhân Tông chuẩn bị làm một việc mà đa phần người Tống khó có thể ngờ được: Một đất nước nhỏ bé dám chủ động tấn công một đế chế đông dân, có lãnh thổ lớn hơn gấp hàng chục lần và quân đội thường trực cũng đông hơn mười mấy lần.

Để bẻ gãy cuộc xâm lược của nước Tống ngay từ trong trứng nước, triều đình Đại Việt đã quyết định hành động theo kế hoạch của Thái úy Lý Thường Kiệt mở một cuộc tấn công phủ đầu quy mô lớn vào đất Tống. Mục tiêu cụ thể của cuộc tấn công này chính là ba thành Ung Châu (thuộc Nam Ninh, Quảng Tây ngày nay), Khâm Châu, Liêm Châu (thuộc Quảng Tây ngày nay). Đó là những điểm tập kết lương thảo, khí giới, nhân lực của quân Tống dành cho cuộc xâm lược Đại Việt, cũng là những đầu mối giao thông quan trọng trên tuyến đường vận chuyển của nước Tống về phía nam.

Lý Thường Kiệt làm tổng chỉ huy toàn đội quân Bắc chinh đông tới khoảng 10 vạn quân, xuất quân vào tháng 10/1075. Trong đó bộ binh gồm phần lớn là quân các châu động phía Bắc do tướng Tông Đản làm tổng chỉ huy, dưới trướng Tông Đản là các tù trưởng ở các châu động biên giới phía bắc Đại Việt. Bao gồm Lưu Kỷ tri châu Quảng Nguyên, Hoàng Kim Mãn tri châu Môn, Thân Cảnh Phúc tri Lạng Châu, Vi Thủ An tri châu Tô Mậu… Mỗi tù trưởng đều có quân bản bộ chừng vài ngàn. Khi có chiến sự, triều đình sẽ điều động họ tham chiến. Các tù trưởng đều tự cầm quân của mình, phối hợp với nhau dưới trướng một tổng chỉ huy chung. Tổng binh lực cánh bộ binh chừng 4 vạn quân, tập kết ở các châu Quảng Nguyên, châu Môn, Quang Lang, Tô Mậu phụ trách tấn công biên giới Tống từ phía Tây Nam.

Chủ lực là quân chính quy triều đình gồm khoảng 6 vạn quân do Lý Thường Kiệt đích thân chỉ huy đóng ở châu Vĩnh An với một đội chiến thuyền hùng hậu. Thuyền chiến dùng trong chiến dịch này là loại thuyền biển to lớn, chở theo cả tượng binh. Cánh quân này phụ trách tấn công từ phía ven biển các châu Khâm, Liêm. Quân đội Đại Việt thời Lý tuy thời bình không đông, nhưng khi có chiến tranh thì lập tức điều động được một số lượng lớn quân lính. Đó là nhờ chính sách Ngụ Binh Ư Nông nổi tiếng. Các trai tráng trong nước đều được thống kê hộ tịch gọi là các Hoàng nam. Các Hoàng nam khỏe mạnh nhất sẽ sung quân nhưng vẫn ở nhà làm ruộng và luyện tập trong thời bình, chỉ giữ lại một số quân nhất định trong đội ngũ. Số quân làm ruộng sẽ được điều động khi có chiến tranh.

 Đầu tiên, cánh quân của tù trưởng Vi Thủ An từ Tô Mậu được lệnh tấn chiếm trại Cổ Vạn của Tống vào ngày 27/10/1075 mở màn cho chiến dịch. Trại này nhanh chóng bị chiếm. Tháng 11/1075 bộ binh Đại Việt tấn công chớp nhoáng trên toàn tuyến biên giới. Các trại Hoành Sơn, Vĩnh Bình, Thái Bình, Tây Bình của Tống nằm gần biên giới lần lượt bị chiếm nhanh chóng. Quân Tống bị thiệt hại nặng nề, hầu như không còn quân che chắn hướng Tây Nam cho thành Ung Châu. Các tướng giữ trại của Tống là Lâm Mậu Thăng, Tô Tá, Ngũ Cử, Quách Vĩnh Nghiêm đều bị giết. Tông Đản cho hội quân thẳng tiến thành Ung Châu như vào chốn không người. Cánh quân của Tông Đản vừa hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ chiếm cứ các châu động biên thùy làm bàn đạp tấn công thành Ung Châu, vừa dẫn dụ và tiêu diệt một phần lớn sinh lực quân đồn trú từ thành Ung Châu kéo tới. Ngoài ra, cánh quân này cũng hoàn thành nhiệm vụ nghi binh, đánh lạc hướng quân Tống. Tạo điều kiện cho đại quân của Lý Thường Kiệt đánh úp từ phía Đông Nam thuận lợi.

Giữa tháng 11/1075 Lý Thường Kiệt bất ngờ xuất kích từ châu Vĩnh An, dùng binh thuyền vượt biển đổ bộ lên cảng Khâm. Ngày 20/11/1075 Quân Đại Việt nhanh chóng tràn vào thành Khâm Châu bắt quan giữ thành Khâm Châu là Trần Vĩnh Thái cùng toàn bộ thuộc hạ. Ba ngày sau Liêm Châu cũng bị hạ gọn gàng bởi lực lượng Đại Việt đông hơn gấp nhiều lần. Quan giữ thành là Lỗ Khánh Tôn cùng thuộc hạ bị giết chết. Quân Đại Việt bắt hơn 8.000 tù binh tại thành Liêm Châu, ép làm khuân vác thu gom của cải đem xuống thuyền. Vậy là cánh quân của Lý Thường Kiệt chiếm trọn hai châu quan trọng của Tống là Khâm, Liêm mà chẳng thiệt hại gì lớn.

Cùng lúc với cuộc tấn công bằng đường biển, một cánh quân chính quy triều đình cũng xuất phát từ châu Vĩnh An theo đường bộ tấn chiếm các trại Như Hồng, Như Tích, Để Trạo của Tống và nhanh chóng chiếm lĩnh các trại này, các chúa trại phía Tống đều bị giết. Mọi thứ diễn ra đúng như toan tính của Thái úy Lý Thường Kiệt.

Chiến cuộc Ung - Khâm - Liêm diễn ra chớp nhoáng và nhanh chóng nhưng triều đình Tống vẫn chưa có hành động gì nhiều do thông tin chậm. Trong khi quân Tống đã bị đánh tan tác ở Khâm Châu, Liêm Châu và tuyến biên giới Ung Châu trong tháng 11/1075 thì đến đầu tháng 12/1075 triều đình nhà Tống mới nhận được tin quân Đại Việt hội quân gần biên giới. Cứ thế các tin tức thất thủ Khâm Châu, Liêm Châu… về đến triều đình Tống đều phải mất khoảng thời gian một tháng sau khi sự việc diễn ra. Nhờ có những sự chậm trễ này mà quân ta có thêm phần lợi thế.

Cùng với cánh quân của Tông Đản ở phía Tây Nam, cánh quân của Lý Thường Kiệt từ Khâm Châu vượt qua Thập Vạn Đại Sơn thẳng tiến thành Ung Châu từ phía Đông Nam. Đồng thời ông cho một cánh quân từ Liêm Châu tiến về phía Đông Bắc đánh chiếm Bạch Châu, Dung Châu để làm nơi trú chân đề phòng viện binh của Tống. Tuy mục tiêu chính yếu tiếp theo của cuộc tiến công là hạ thành Ung Châu nhưng với việc tiến chiếm các thành Bạch Châu, Dung Châu thì quân Đại Việt càng làm cho sự phán đoán của quân Tống thêm mù mờ.

Người Tống vừa lo sợ quân Đại Việt chiếm Ung Châu, vừa ngại Lý Thường Kiệt sẽ tiến quân về phía đông bắc để chiếm các thành trì khác thuộc lộ Quảng Đông. Điều này càng làm cho lực lượng quân Tống thêm phân tán, vua Tống không dám điều quân từ các thành trì lộ Quảng Đông xuống để đánh với quân Đại Việt mà hạ lệnh cho các thành này cố thủ. Một lần nữa quân Tống trúng kế nghi binh của Lý Thường Kiệt. Do đó, quân Đại Việt rảnh tay dốc gần như toàn lực bao vây thành Ung Châu.

Vậy là cả hai cánh quân Đại Việt đều ra quân đại thắng, thừa thế chẻ tre thẳng tiến thành Ung Châu. Thành này thời bấy giờ nổi tiếng là cứng và chắc, thành cao hào sâu, khí giới tối tân bậc nhất. Lo ngại dân chúng nước Tống vì tự tôn dân tộc mà ứng nghĩa ngăn cản quân đội Đại Việt, Lý Thường Kiệt cho soạn thảo các văn bản kể tội triều đình Tống, nêu rõ danh nghĩa xuất quân của Đại Việt gọi là Phạt Tống Lộ Bố Văn rồi cho người niêm yết dọc đường tiến quân. Có nhiều bản Bố Văn khác nhau. Một trong những bản Bố văn điển hình viết :

“Trời sinh ra dân chúng, Vua hiền ắt hoà mục. Đạo làm chủ dân, cốt ở nuôi dân. Nay nghe vua Tống ngu hèn, chẳng tuân theo khuôn phép thánh nhân, lại tin kế tham tà của Vương An Thạch, bày những phép “thanh miêu”, “trợ dịch”, khiến trăm họ mệt nhọc lầm than mà riêng thoả cái mưu nuôi mình béo mập.

Bởi tính mệnh muôn dân đều phú bẩm tự trời, thế mà bỗng sa vào cảnh éo le độc hại. Lượng kẻ ở trên cố nhiên phải xót. Những việc từ trước, thôi nói làm gì!

Nay bản chức vâng mệnh quốc vương chỉ đường tiến quân lên Bắc, muốn dẹp yên làn sóng yêu nghiệt, chỉ có ý phân biệt quốc thổ, không phân biệt chúng dân. Phải quét sạch nhơ bẩn hôi tanh để đến thuở ca ngày Nghiêu, hưởng tháng Thuấn thăng bình!

Ta nay ra quân, cốt để cứu vớt muôn dân khỏi nơi chìm đắm. Hịch văn truyền tới để mọi người cùng nghe. Ai nấy hãy tự đắn đo, chớ có mang lòng sợ hãi !”

Những bản Bố văn truyền ra đem lại nhiều hiệu quả. Đây là đòn dân vận cao tay của Lý Thường Kiệt ngay trên lãnh thổ của nước đối địch. Việc tiến quân được thuận lợi, quân ta chỉ phải đương đầu với quân triều đình Tống mà không vấp phải sự kháng cự tự phát của dân chúng, nhất là các tuyến hậu cần được an toàn.

Hiệu quả của các bố văn được người Việt đời sau kể lại : “Dân Tống thấy lời tuyên cáo, đều vui mừng, đem trâu rượu khao quân ta. Từ đó, mỗi lúc dân Tống thấy hiệu cờ Thường Kiệt đàng xa, thì nói đó là quân của cha họ Lý người nước Nam, rồi cùng nhau bày hương án bái phục bên đường. Nhờ đó mà uy thanh quân ta lan khắp”.

Ngày 01/3/1076, thành Ung Châu bị hạ sau 42 ngày cố thủ.