Trước đó, tháng 1.1979, Việt Nam mở chiến dịch Tây Nam lật đổ chế độ diệt chủng Khmer đỏ tại Campuchia, Phó Thủ tướng Trung Quốc Đặng Tiểu Bình đã tuyên bố "sẽ dạy cho Việt Nam một bài học".

Thời điểm Trung Quốc tấn công, tổng lực lượng phòng thủ của Việt Nam tại các tỉnh biên giới phía Bắc chỉ có khoảng 50.000 quân. Trong khi đó, Trung Quốc sử dụng 9 quân đoàn chủ lực và 32 sư đoàn bộ binh độc lập; 6 trung đoàn xe tăng, 4 sư đoàn, nhiều trung đoàn pháo binh, phòng không cùng hàng trăm pháo hạng nặng, hàng nghìn súng cối và dàn hỏa tiễn. Quân Trung Quốc ước lượng có 600.000 người, gấp hơn 10 lần lực lượng tham chiến thực tế của Việt Nam.

Ngày 20.2, Trung Quốc tăng cường lực lượng chi viện, mở các đường tấn công mới vào điểm cao nhằm tiến xuống phía nam Đồng Đăng. Quân và dân Lạng Sơn bám trụ trận địa, đánh trả mạnh mẽ các mũi tấn công phía trước, phía sau của địch, buộc quân xâm lược phải co về đối phó và bị đẩy lùi ở nhiều mặt trận.

Đến ngày 27.2, Trung Quốc tung thêm một quân đoàn nhằm vào thị xã Lạng Sơn dùng chiến thuật biển người hòng xâm chiếm các mục tiêu quan trọng. Cuộc chiến diễn ra quyết liệt giữa 2 quân đoàn tăng cường của Trung Quốc và lực lượng vũ trang địa phương Việt Nam. Ở điểm cao 417, đoàn An Lão đã đánh bật hàng chục đợt tấn công, loại khỏi vòng chiến đấu trung đoàn 850 của Trung Quốc.

Tại hướng Cao Bằng, hai quân đoàn tăng cường của Trung Quốc hình thành hai cánh quân lớn từ phía tây bắc theo đường Thông Nông đánh xuống và từ phía đông bắc qua Thạch An, Quảng Hòa đánh lên nhằm hợp điểm ở thị xã Cao Bằng. Cả hai cánh quân đều bị bộ đội địa phương và dân quân Cao Bằng đánh chặn. Ngày 12.3, quân Trung Quốc tháo chạy.

Trên tuyến Hoàng Liên Sơn, mờ sáng 17.2, các sư đoàn tuyến 1 của hai quân đoàn Trung Quốc ồ ạt tấn công toàn biên giới Hoàng Liên Sơn từ phía tây bắc đến đông bắc thị xã Lào Cai. Cùng với việc đánh nhiều mũi vào các huyện Bát Xát, Mường Khương, bắn pháo dữ dội vào thị xã, quân Trung Quốc đồng thời bắc cầu qua sông Nậm Thi, cho xe tăng và bộ binh tiến vào thị xã Lào Cai và khu vực Bản Phiệt. Dân quân, tự vệ thị xã cùng các lực lượng vũ trang ở đây đánh trả quyết liệt. Sau 7 ngày, hai quân đoàn Trung Quốc không qua nổi trận địa đánh chặn, phục kích của quân và dân Hoàng Liên Sơn…

Ngày 5.3.1979, Việt Nam ra lệnh tổng động viên toàn quốc. Cùng ngày, Trung Quốc tuyên bố "hoàn thành mục tiêu chiến tranh" và rút quân. Ngày 7.3, thể hiện thiện chí hòa bình, Việt Nam tuyên bố cho phép Trung Quốc rút quân. 18.3, Trung Quốc hoàn thành việc rút quân. Theo số liệu công bố, trong 1 tháng tiến hành cuộc xâm lược chớp nhoáng, quân Trung Quốc đã gây ra những tổn thất nặng nề cho Việt Nam: Các thị xã Lạng Sơn, Cao Bằng, thị trấn Cam Đường bị hủy diệt hoàn toàn, hàng chục nghìn người thiệt mạng trong đó có nhiều phụ nữ và trẻ nhỏ. Về phía Trung Quốc, theo nhà sử học Gilles Férier, cuộc chiến này đã khiến khoảng 25.000 lính Trung Quốc thiệt mạng và gần 500 xe bọc thép hoặc pháo bị phá hủy.

Giới quan sát cho rằng, thay vì dạy cho Việt Nam một bài học, Trung Quốc đã học được bài học quân sự đắt giá.