周人迁移都岐山后，经过古公亶父、季历和文王三代君臣的努力，终于取得了天下三分有其二的局势。武王即位，积极进行灭商的准备工作。他任命姜尚为师，负责军事建设，命自己的弟弟周公旦为辅，佐助日常政务，又任命了召公、毕公等人作为助手，共同筹划伐纣灭商的方略。
为了探察诸侯的意向，看他们是否会聚集在周的周围共同东讨商王朝，武王举行了一次大规模的阅兵演练。周军在姜尚的统帅下，浩浩荡荡地开到了孟津，并在此渡过了黄河。各诸侯国听说武王向商朝进军的消息后，不期而到的诸侯有八百多个。他们纷纷劝说武王伐纣，但是武王和姜尚觉得伐纣的时机还不成熟，商王朝的统治虽已陷入内外交困、岌岌可危的境地，可内部还没到达土崩瓦解的状态，如果贸然兴师伐纣，即便会胜利，也必然会遭到顽强抵抗，于是便以天命为由退兵还朝了。但在退兵前，武王姬发发表了讨伐纣王的檄文，这便是历史上有名的“孟津之誓”。这次出兵，武王虽然没有灭商，却显示了周人代天而立的声威，在诸侯国间产生了强烈影响，使更多诸侯听命于武王，为将发生在不久以后的灭商战斗打下了基础。
“孟津之誓”后，在姜尚、周公等人的辅助下，武王又经过了两年的精心准备，周人的势力进一步壮大。这一时期，商王朝内部则发生了诸多变故。殷商良臣比干被纣王杀死挖心，箕子被囚为奴，微子启惧祸出逃，太师疵、少师强则投降周武王。武王曾问姜尚：“殷大臣或死或逃，是否可以讨伐纣王了？”
姜尚答道：“上天给予你，你不去取得，反过来，自己就会受到惩罚；时机成熟了，你却不采取行动，失去机会以后，自己就要遭殃了。”
就在这个时候，周国遭遇饥荒，为取得口粮，周地百姓多愿意出去作战，于是武王决定灭商。据说，在出兵前，周人先派间谍到商察看国情。探子回来后说：“商王朝内坏人执政当权，昏乱极了”，武王听了没有表态。探子又来报告说：“善良的人全被斥逐”，武王听了仍在考虑。直到探子报告：“百姓闭口不敢说话了”，这时武王才作出伐商的决断，向天下诸侯发布了讨纣命令。
武王姬发带着文王的木主，用姜尚为主帅，统领兵车三百乘，虎贲三千名，甲士四万五千人，以“吊民伐罪”为号召，联合各国诸侯，以摧枯拉朽之势帅军向朝歌挺进，开始了灭商之战。在出兵前，占卜是必须经过的程序。占卜的结果却很不吉利。周军行到汜水牛头山时，突然间风雷大作，战旗被狂风吹折，这在极其迷信的商周时期可是绝对的凶兆。大臣们看到后都非常恐惧，有的人甚至请求还师。在进退两难的关键时刻，姜尚发挥了重要作用。姜尚对众人说那些占卜用的龟甲和蓍草根本就不懂什么吉凶，武王听从了他意见，他便亲自击鼓助威，率众将士抢先渡过黄河，将这场风波化解于无形之中。
公元前1046年二月的甲子这一天，红日自地平线的尽头升起，武王的将士会集自西南地区及江汉流域远道赶来的庸、蜀、羌、舅、微、卢、彭、濮等少数民族的部队，在商都朝歌郊外的牧野，与纣王临时拼凑起来的七十万大军相遇，战斗一触即发。
战前武王在牧野向所有官兵发表了慷慨演说，即“牧誓”。他指出纣王听信妇言，不祭祀祖宗，不信任亲族滥杀无辜，招集四方罪人和逃奴四条罪状，说明伐纣的举措是在代天行罚，同时宣布了战法和纪律，要求战士们在作战时要勇猛果敢，不可后退。“牧誓”引起了各国诸侯、上下官兵对商纣的共愤，激发了联军的斗志。随即武王将全军的指挥权交给了姜尚。两军对峙，姜尚首先率领百名精锐勇土，即“致师”向商军发起了挑战。跟着指挥兵车三百、虎贲三千，从正面展开突击，一举打乱了商军的阵势。尔后姜尚指挥四万五千名甲士与其他诸侯的联军与商军展开了猛烈的搏杀。战斗最初，由于商军在人数上占优，进行的异常激烈。就在战斗进入到胶着状态时，历史上有名的“牧野倒戈”发生了。被纣王征集来，做垂死挣扎的七十万官兵本来对纣王就怀有恨意，交战中眼见着自己的同伴在血泊中一个个的倒下，对暴君的仇恨迅速上升到了无法遏制的程度，终于摒弃了家国观念，倒向了周人。商军士兵掉转矛头，前军指向后军，后军冲向商都，为周人开道。牧野之战仅仅用了一天时间，经历六百年风雨的商王朝就被彻底击败了。
纣王眼见大势已去，弃阵逃回朝歌，牵着妲己的手登上鹿台，点燃熊熊烈火，焚毁了自己，焚毁了上万人的心血，焚毁了一个王朝……传说，大火烧了三天三夜。
武王率大军顺利开进朝歌后，将纣王储存钱粮散发给了穷苦百姓，为商朝忠臣比干的墓添加了封土，释放了被囚禁的箕子，从而深得商王朝百遗民的拥戴。牧野之战后的第二天，武王还下令修复朝歌城中被破坏的道路，将社坛修缮一新。随后武王在朝歌举行了受天命代商的祭天大典，正式宣告天下——周王朝已经建立，历史上则把自武王灭商到犬戎攻破镐京的这一段历史时期称为“西周”。
西周建立以后，武王将全国的政治中心迁到岐山脚下的周原，在镐京定都。为有效地统治幅员辽阔的疆土，武王采取了“封建亲戚，以屏藩周”的政策。除了分封周氏子孙和伐商功臣外，纣王的儿子武庚也被封为诸侯。为防止武庚作乱，武王将朝歌附近的商地分为三部，命自己的兄弟管叔、蔡叔、霍叔各据一部，对武庚进行监视，称为三监。位居开国功臣之首的姜尚在武王逝世后被周公封为齐侯，以营丘为都（今山东临淄县）。《史记》中记载，姜尚赴齐国就任时并不很痛快。因为当时的山东地区是东夷各族的居住地，属于边境地带，还不很开化。周公封姜尚到这里可能有两个原因：一来可以将他从中央排除，使政权集中到周氏子孙手中；二来也可以让这位八十多岁的老人在那里继续施展他的才能，为周人扩张势力。姜尚当然明白周公的用意，所以心里不痛快，走得很缓慢。这天，他住在一家客店里。店里的人认识姜尚，对他说：“我听说时机是难得而易失的。您睡得这么安稳，大概不是赴国的人吧！”姜尚听后，马上起床，连夜登程，到黎明时分，就到达了营丘。正赶上莱国夷人（东夷人的一支）趁周商更替，想要浑水摸鱼，攻打着营丘。姜尚很快就组织起了防御，将莱人及时击退了。可是一个酒馆里的普通人又怎么会认识位高权重的姜尚呢？看来周公对姜尚真的不是很放心啊！