到康熙二十四年（1685年）初，收复雅克萨的作战准备已基本完成。黑龙江边界备受侵略者侵害的各族居民见要攻打雅克萨了，大受鼓舞。他们觉得自己有了靠山，更加敢于起来跟侵略者对抗了。
他们积极为本国驻军提供情报，还为清军贡献出毛皮等御寒用品，又送来了猪牛羊来劳军。
康熙见抗沙俄侵略是民心所向，就于康熙二十四年春下令对俄军据点雅克萨发动进攻。都统彭春、副都统郎坦、黑龙江将军萨布素等分水上、陆路两路进军，直抵雅克萨城下。
他们按照康熙皇帝的旨意，仍然先礼后兵，向雅克萨俄军头目发出满、蒙、俄三种文字的通牒说：雅克萨、尼布楚原是我大清领土，你们这些罗刹兵横加侵占，实在太无礼了。如果你们不知悔改，还不撤兵，执迷不悟，那么大军一定会攻破雅克萨，使你们后悔莫及。
可是俄军经过几年准备，把城堡修得十分牢固。他们以为万无一失，把清军的忠告当成了耳边风。
彭春观察了地形之后，在城南筑起土山，让兵士站在土山上往城里放箭。
城里的俄军以为清兵要在城南进攻，就把兵力拉到城南。哪知道清军却在城北隐蔽地方，乘城北敌人防守空虚，突然轰起炮来。炮弹在城头呼啸着飞向城里，敌人的城楼被炮弹击中了，大火熊熊燃烧起来。
天色渐渐发白，清军又在城下堆起柴草，准备放火烧城。俄军头目这才吓蒙了，在城头上扯起白旗投降。
按照康熙帝的事前1326吩咐，彭春把投降的俄军全部释放，勒令他们撤回本土。俄军头目托尔布津哭丧着脸，带着残兵败将走了。俄军撤走以后，彭春命令兵士把雅克萨城堡全部拆毁，让百姓在这里耕种。然后，带着军队回到瑷珲（今黑河）城。初战获胜，边地军民无不欢欣鼓舞，逃亡在外的人扶老携幼返回家园。朝廷上的一些官僚以为从此可以天下太平，高枕无忧了。
康熙皇帝却看得很远，在接到捷报后告诫大臣们说：“罗刹侵扰我黑龙江、松花江一带，离我大清发祥地甚近。如果不把他们彻底翦除，必使我边地民众不能安居乐业，祖宗在地下也不能安宁。现在雅克萨虽然已经攻克，但防御不能疏忽，武备一日不能松弛，将士必须勤加操练，以防罗刹卷土重来。”
事情果然不出康熙皇帝预料，就在当年，沙俄侵略军的增援部队趁着清军撤回休整的空隙，又偷偷幵进了雅克萨。他们把城堡修筑得更加坚固，又在城外挖了又深又宽的壕沟，企图长期防守。
边境的警报传到了北京，康熙帝决定把侵略军彻底消灭。这一次，清军的炮火更加猛烈。俄军几次出城反扑，都被清军打了回去。
战斗持续三个多月，侵略军头目托尔布津被击毙。俄士兵死伤百分之九十，最后又只好放弃雅克萨逃走。沙皇见两次侵略都惨遭失败，慌忙派使者赶到北京，要求谈判。康熙帝这才下令停止攻城。至此，两次雅克萨之战，都以清军获全胜而结束。
康熙二十八年七月二十四日（1689年9月7日），中俄谈判代表在尼布楚，签订了《中俄尼布楚条约》，划分了两国边界，肯定了黑龙江和乌苏里江流域的广大地区都是中国领土。