柴荣的檄文传来，南唐得知后周大军要来进攻，全国上下一片恐慌，周军刚夺取西蜀的四州之地，余威尚在，南唐上下忧心忡忡。
但驻寿州的清淮军节度使刘仁赡却平静如常，照常布置防御，寿州城内的军民见主将如此不慌，大家才稍稍安心。
955年十二月，李谷率后周军队到达正阳县（寿县以西），先派人在淮河上搭建浮桥，浮桥建成后，周军渡过淮河向寿州城进发。
周军在寿州分头驻扎，南唐军想趁周军立足未稳之时，派兵袭扰。但周军有备而来，如狼似虎，岂容小看。
寿州城外，一支南唐军趁夜色悄悄逼近周军，大将王彦超早有准备，待敌人接近营寨后，一声大吼，迅速出兵掩杀。南唐军被团团围住，拼命突围，最后丢下二千具尸体，逃回城内。
先锋都将白延遇在寿州城东的山口镇列阵，迎面抗击前来挑战的南唐军。南唐的主将举大刀冲过来，白延遇挺枪跃马接战，双方打了十几个会合，不分胜负。
后面观阵的赵晁急了，他拿起弓箭，一箭射向敌将的战马，敌将见箭射来，赶紧向旁边躲闪，白延遇趁势连扎三枪，敌将乱了阵脚，被挑于马下。
白延遇又乘胜进攻上窑镇，再击溃一千多名南唐军士。
李谷趁势率军四面围攻寿州，但由于寿州城墙坚固，刘仁赡又深通兵法，泰然自若，城内紧闭城门严密防守。后周军虽然架起云梯发起一轮一轮的猛攻，但刘仁赡每天亲临城头，动员军民共同防御，拆毁民房收集滚木雷石，寿州城安然无恙。
……
眼看寿州被围，南唐主李璟没心思再写诗吟诗了，召集大臣们商议对策，同时还召回老臣宋齐丘商讨国事。
南唐决定派出两路军马：
一路由神武统军刘彦贞担任北面行营都部署，率两万人前往寿州增援。
另一路由奉化节度使、同平章事皇甫晖为应援使，常州团练使姚凤担任应援都监，率三万人驻扎在定远县，作为预备队。
这个刘彦贞是原南吴国功臣刘信的儿子，担任过濠州节度使，但喜欢敛财。刘彦贞通过贿赂魏岑等朝廷官员获得关照，魏岑鼓吹他用兵如韩信。因此，当后周军队攻打寿州时，南唐主李璟就派刘彦贞督军援助寿州。
刘彦贞率领南唐军到达来远镇，距寿州二百里，由于南唐擅长水战，他派数百艘战船沿淮河而上，前往正阳县，准备捣毁后周军的浮桥，切断周军退路。
后周宰相李谷得知此情况，他对幕僚说：“如果南唐的水军战船到了正阳，而我周军没有水战的装备，万一南唐军截断浮桥抄了后路，我军将腹背受敌，危险就大了。”
李谷立即调整军事部署，命令大军后退，守住正阳浮桥，转守为攻，等待御驾。
而周世宗柴荣在开封关注着前方的战事，得知战事不顺利，决定御驾亲征。
……
956年正月初六，春节还没结束，周世宗派遣侍卫都指挥使、归德节度使李重进先带兵前往正阳，派河阳节度使白重赞带领三千亲兵到颍上县驻扎，逼近寿州城。
周世宗随后带着赵匡胤、高怀德等人，率禁军自开封出发。当大军走到杞县时，遇到了李谷派人送来的战报，此时柴荣才得知李谷的撤军打算。
赵匡胤等人认为周军不能后撤到正阳，正阳距离寿州城太远了。柴荣立刻派赵匡胤前往阻止李谷，但还是慢了一步，李谷已经撤退回正阳。
周世宗走到陈州时，又收到李谷送来的奏章，李谷为其撤退保护浮桥的行为辩解，还希望周世宗暂且驻在陈州、颍州，但周世宗没有接受，并催促李重进率兵快速前进。
南唐的刘彦贞得知周军后退的消息后，准备率军追击，偏将咸师朗也好大喜功，怂恿刘彦贞主动进攻。但清淮军节度使刘仁赡、池州刺史张全约派人前往劝阻，刘彦贞仍执意进军。
刘彦贞的军队向正阳进发，一路上旌旗辎重连绵不绝，而李重进的军队此时已渡过淮河，在浮桥东边布好阵势，严阵以待。
刘彦贞远远望见周军的旗号，还以为是李谷的周军，他大喜道：“这支周军胆小，不是我想象的那样，我今天就要立大功了，出击。”
刘彦贞根本没有探明虚实，这里不仅有李重进率领的周军，还有韩令坤、赵弘殷等人的周军，几路兵马合兵进攻，南唐军一看这架势不好，很快就乱了。
李重进与咸师朗战了二十回合，假装不敌，咸师朗不知是计，策马追赶。李重进按下大刀，回手一箭，咸师朗中箭跌落马下，被周军擒获。南唐军士四散奔走，死伤很多，有不少人掉进淮河淹死了。
刘彦贞带着数百名亲兵落荒而逃，结果被李重进追上，一刀砍死刘彦贞。后周军大获全胜，杀敌一万多，缴获战马五百匹，兵器械具等三十多万件。
南唐的刺史张全约正运送粮草，得知刘彦贞战死，急忙返回，并收集刘彦贞的余部进入寿州城，与刘仁赡合兵固守。
刘彦贞被击败后，南唐一片恐慌，皇甫晖既不敢救援，也不敢屯驻在定远县，他与姚凤率军后退，逃到清流关（安徽滁县境内）。
……
周世宗柴荣抵达正阳后，对李谷主动后撤不满，剥夺了他的军权，让李谷主持寿州地方行政事务，由李重进取代李谷的军队指挥职位。
随后，周世宗抵达寿州城下，在淝水北岸安营。柴荣亲自到城下劝降：
“刘将军，你是江南名将，有雄心大志，今你主昏庸，难成大事。我后周继承大统，不久将平定淮南，劝你早日弃暗投明，不失封侯入相，也为淮南百姓做一善事。如若不听，待破城之日，将悔之晚矣。”
“两军交战，各保其主，我刘仁瞻既已受南唐恩惠，必将肝脑涂地，报效我南唐国主，谢谢周朝国君的好意，我们还是战场相见吧。”刘仁赡谢绝投降，加强防守。