五月，拓跋焘从平城出发，命龙骧将军、代人陆俟都督诸军，镇守大碛，以防备柔然。
五月九日，拓跋焘从君子津渡黄河北上。
13五月十日，刘宋中护军王华去世。
14北魏主拓跋焘抵达拔邻山，筑城，舍弃辎重，以轻骑三万倍道先行。群臣都进谏说：“统万城墙坚固，不是一朝一夕能攻陷的。如今轻车进讨，进不可克，退无辎重，不如与步兵一起，带着攻城装备前往。”拓跋焘说：“用兵之术，攻城最下。逼不得已，才会攻城。如今让步兵携带攻城装备一起前进，敌人必定惧怕而坚守。如果不能及时攻下，粮食吃尽，兵士疲敝，城外又抢不到粮食，那就进退无据。不如以轻骑直抵其城下，敌人看见步兵没来，一定宽心大意；我再假装羸弱以诱之，他或许会出城作战，那就被我擒了。为什么呢？因为我军士兵离家二千余里，又隔着大河，这就是‘置之死地而后生’的形势。所以，用这些轻骑兵，攻城则不足，决战则有余矣。”于是前进。
【华杉讲透】
拓跋焘所言，正合《孙子兵法》，攻城最下，是《孙子兵法》所言：“上兵伐谋，其次伐交，其次伐兵，其下攻城。攻城之法，为不得已。”他正是因为知道难以攻陷，所以才出此计，以试赫连昌上不上钩。
15六月一日，日食。
16拓跋焘抵达统万，分军埋伏于深谷，以小部队抵至城下。夏将狄子玉投降北魏，说：“夏主听闻有魏师，遣使召平原公赫连定（正在攻打长安）回来救援，赫连定说：‘统万城池坚峻，不易攻拔。待我生擒奚斤，然后再慢慢回来。内外夹击，没有不成功的。’所以夏主坚守城池以待之。”拓跋焘听了，很忧虑，于是退军以示弱，派娥清及永昌王拓跋健率骑兵五千向西，抢掠居民。
长孙翰等都说：“夏兵难以攻陷，应该避其锋芒。”拓跋焘说：“我兴师远来，就是求战，唯恐他不出。如今他既然出来，我避而不击，鼓舞他的斗志，削弱我的士气，这不是好计策。”于是集结部众，假装逃遁，引诱夏兵，并消耗他们的体力。夏兵分为两翼，鼓噪追击，追了五六里，有风雨从东南来，飞沙走石，暗无天日。宦官赵倪，颇懂得一些方术，对拓跋焘说：“如今风雨从敌军方向来，我们面对风雨，而敌人顺风，这是天不助我；况且将士饥渴交加，愿陛下避免作战，以待后日。”崔浩呵斥他说：“这是什么话！我军千里制胜，一日之中，岂能改变计划！敌军贪进不止，后军已绝，正应该出动各埋伏的部队，出其不意，掩击他们。刮风下雨，只看人怎么利用，岂有常理！”拓跋焘说：“善！”于是分骑兵为左右队，互为掎角。拓跋焘战马失蹄，坠马，几乎被夏兵俘虏。拓跋齐挺身捍蔽，决死力战，夏兵乃退。拓跋焘再次飞腾上马，刺夏国尚书斛黎文，杀了他，又杀骑兵十余人，身中流箭，仍然奋击不辍，夏兵大溃。拓跋齐，是拓跋翳槐的玄孙。
北魏军乘胜追击赫连昌，一直追到统万城北，杀赫连昌的弟弟、河南公赫连满及侄子赫连蒙逊，死者一万余人。赫连昌来不及入城，于是逃奔上邽。拓跋焘微服追击，进入统万城；拓跋齐固谏，拓跋焘不听。夏人察觉，关闭全部城门；拓跋焘与拓跋齐等进入夏国皇宫中，得妇人裙，绑在铁槊上，拓跋焘以此爬上城墙，翻墙出城，才逃得一命。这时天黑了，夏国尚书仆射问至保护夏主赫连昌的母亲出走，长孙翰率八千骑兵追击赫连昌，追到高平，不能追上，回统万。
六月三日，拓跋焘进入统万城，俘虏夏国王、公、卿、将、校及诸母、后妃、姊妹、宫人以万计，马三十余万匹，牛羊数千万头，府库珍宝、车旗、器物不可胜计，颁赐将士，各有等差。
【华杉讲透】
失败是因为胜心太重
人为什么失败，都是因为胜心太重，没有遵守“不败兵法”。
“兵法首先不是战法，而是不战之法；不是战胜之法，而是不败之法。”赫连昌只需坚守不出，就能把拓跋焘给耗走。但是他自以为有战胜的机会，就轻率出城。本该不战，他战了；本该求不败，他却要求胜。
赫连定也是一样，首都被围，应该即刻回军，他却舍不得“即将到手的胜利”，就认为统万城没事，要生擒奚斤之后再回去。
拓跋焘和赫连定比也是五十步笑百步，拓跋齐劝他不要进城，他却激动得难以自制，要马上冲进去看看，差点丢了性命，功亏一篑。
唯有多读书，君子多识前言往行，以畜其德，才能修养这些道理，光靠自己是悟不到的。
17当初，夏世祖赫连勃勃性情豪华奢侈，筑统万城，城高十仞，基厚三十步，上宽十步，宫墙高五仞，其坚硬程度，可以用来磨砺刀斧。台榭壮大，都雕镂图画，再以锦绣装饰，穷极文采。北魏主拓跋焘看了，回头对左右说：“蕞尔之国，而用民如此，想要不亡，可能吗？”
俘虏夏国太史令张渊、徐辩，仍让他们做太史令。找到之前被夏国俘虏的故晋将毛修之、西秦将军库洛干，将库洛干送回西秦，因为毛修之善于烹调，任用为太官令。拓跋焘见夏国著作郎、天水人赵逸写的文字，赞誉夏主赫连勃勃太过，怒道：“竖子无道，怎敢如此！这文章谁写的？应当速速推出去办了！”崔浩说：“文士褒贬，大多言过其实，也是不得已而为之，不足为罪。”于是停止。拓跋焘纳夏世祖的三个女儿为贵人。
18北魏司空奚斤与夏国平原公赫连定还在长安对峙。北魏主拓跋焘命宗正娥清、太仆丘堆率骑兵五千人在函谷关以西地区攻略土地。赫连定听闻统万已被破，于是逃奔上邽。奚斤追击，到了雍县，没能追上，还师。
娥清、丘堆攻打夏国贰城，攻拔。
北魏主拓跋焘下诏，命奚斤等班师。奚斤上疏说：“赫连昌逃亡到上邽自保，纠合残余的部众，但还没有巩固根据地的资源。如今乘其危殆，消灭他比较容易。请给我增加铠甲马匹，让我讨平赫连昌之后再还师。”拓跋焘不许。奚斤坚持要求，于是批准，给奚斤一万人，派将军刘拔送马三千匹，并留娥清、丘堆和奚斤一起攻打赫连昌。
六月十九日，拓跋焘从统万东还，任命常山王拓跋素为征南大将军、假节，与执金吾桓贷、莫云留下镇守统万。莫云，是莫题的弟弟。
19西秦王乞伏炽磐回到枹罕。
20秋，七月七日，拓跋焘抵达柞岭。柔然入寇云中，听闻北魏已攻克统万，遁去。
21西秦王乞伏炽磐对群臣说：“我知道赫连氏必定成不了事，所以冒险归降魏国，如今果然就像我说的一样。”八月，派他的叔父、平远将军乞伏渥头等入贡于北魏。
22八月十一日，北魏主拓跋焘回到平城，将所缴获的战利品颁赐给留台百官，各有等差。
北魏主拓跋焘为人，壮健鸷勇，临城对阵，亲自冒着乱箭飞石，左右死伤相继，他神色自若。由此将士畏服，都愿为他拼尽死力。他生性俭朴，服装、用品、饮食，够用就已满足。群臣建议加高京城城墙，并扩建宫室，说：“《易经》说：‘王公设立险要，以守其国。’又，萧何说：‘天子以四海为家，宫室不壮丽，不足以显示威严。’”拓跋焘说：“古人有言：‘国家安全，在于君王的品德，而不在于城池的险峻。’赫连勃勃蒸土筑城，而我灭了他。岂在城墙呢？如今天下未平，正需要民力，土木工程之事，我从来不愿意去做。萧何的话，并不正确。”
23九月二十六日，安定居民举城投降北魏。
24氐王杨玄派将军苻白包围西秦梁州刺史出连辅政于赤炎。城中粮尽，居民逮捕出连辅政投降。出连辅政走到骆谷，逃回。
冬，十月，西秦任命骁骑将军吴汉为平南将军、梁州刺史，镇守南漒。
十一月，北魏主拓跋焘派司马公孙轨兼任大鸿胪，持节策，拜杨玄为都督荆州、梁州等四州诸军事，梁州刺史，南秦王。到了边境，杨玄不出迎。公孙轨责备他，准备奉策而回，杨玄惧而郊迎。北魏主嘉勉公孙轨，任命他为尚书。公孙轨，是公孙表之子。
25十二月，西秦梁州刺史吴汉为群羌所攻，率居民二千户回到枹罕。
26北魏主拓跋焘前往中山。十二月四日，返回平城。