第二，為了探察虛實，為起兵滅商做好準備，武王九年，他以奉文王命東征為名，出師往東，觀兵於盟津（今河南孟津）。至黃河渡口，薑尚指揮軍隊奮勇渡河，並將從河中躍入武王船中的一條白魚拿來祭旗；過河上岸結營後，有火光從天而降，變成一隻紅色鳥，發出洪亮的叫聲。將士們以為這是吉利的象征。當時主動前來會盟出征的諸侯已達800多人，且都建議武王立即向商都進攻。武王看滅商已是人心所向，大勢所趨，但商的內部形勢還沒有變化，時機還不成熟，於是勸告諸侯們說，天命還未到，各自歸國吧。周軍也返回了豐京。
第三，建立新都鎬京。為了宣揚國威，武王決定在灃水之東岸建立新的國都鎬京（在今西安市區以西）。鎬京的規模要比豐京大得多，城內有宮殿、宗廟、街道、居民建築。考古發掘證明，鎬京的王室宮殿都在都城的北麵，五號宮殿基址、一號宮殿基址、二號宮殿基址均在今西安市長安區灃水以東之鬥門鎮的官慶村，城外還有苑林、手工業作坊區，以便於兩京貴族和居民往來。周朝建立後推行宗法分封製度，周王既是天下之大宗，又是天下的共主，由於周公旦後來又在東方建立了陪都雒邑（今洛陽），鎬京是國都，被稱為宗周，雒邑則稱為成周。
這時，商紂王更加荒淫暴虐。為了轉移人民的反對目標，他常年派大軍討伐東夷，傷亡慘重，勞民傷財。他和愛妃妲己不分日夜地飲酒作樂，聽淫蕩的音樂歌舞，宮苑台榭從沙丘一起延續到朝歌，長幾百裏。紂王的庶兄微子多次勸諫他，紂王不聽，於是微子隱居不出；忠臣比幹多次強諫，紂王竟將比幹剖心處死；貴族箕子怕被殺害，假裝瘋癲去當奴隸，紂王將他關了起來；太師、少師帶了商代的祭品樂器投奔了周武王。商統治集團已分崩離析，各地的部族方國都希望周武王起兵滅商。武王覺得滅商的機會已經到來，便在武王十一年由薑尚為軍師，周公旦為輔佐，親率大軍伐商。
周軍有兵車三百乘，精銳的勇士三千人，甲士四萬五千人，浩浩蕩蕩離開鎬京，經過函穀關，到達黃河南岸的渡口孟津，會合了各諸侯方國的軍隊，周武王在這裏發表誓師演說，曆數紂王的罪行，表示出師討伐代表了天意，要求大家齊心協力奪取勝利。武王十二年（前1122）正月，大軍到達朝歌郊外的牧野（今河南新鄉市區）。這時，各路諸侯方國軍隊陸續趕來參戰，將士達到十萬人。武王在此再次舉行誓師大會，他發表了激動人心的誓師詞。在這篇誓師詞中，周武王表明了自己的作戰目的和執行的政策，對戰爭勝利起了重要作用，後來收入《尚書》中，即其中的《牧誓》篇。
商紂王得知武王率大軍前來討伐，匆忙湊合了七十萬軍隊前去抵抗。這時，紂王的軍隊主力還在討伐東夷，七十萬人從國都及附近的奴隸、平民中強征而來，人數雖多，但既無戰鬥經驗，更無戰鬥意誌，表麵上去抵抗周軍，心裏卻是希望武王趕快來到解救自己。甲子那天，天剛蒙蒙亮，周、商兩軍開始接觸。兩軍剛剛交兵，商軍士兵便倒轉身來齊聲呐喊，配合周軍，向商都朝歌發起進攻。武王急率軍隊奮勇前進，一路上商軍全部倒戈。紂王急忙帶了珠寶登上鹿台，求天保佑。周軍包圍了鹿台。紂王穿起衣服，抱起珍寶，自焚而死。妲己也自殺了。武王割下了紂王和妲己的頭顱，並懸掛在旗杆上示眾。商國的老百姓和貴族排列在郊外，歡迎武王，民眾歡聲一片。
武王初步安頓了商都的秩序後，便迅速推行了一係列去除商紂暴政、安撫人民、救濟貧弱孤困、團結商貴族的政策。占領朝歌後，武王在周公旦、師尚父（薑尚）以及貴族畢公、召公、散宜生、太顛、閎夭等的陪同和保衛下，祭祀了社廟，將商紂侮蔑神帝、殄廢明德、昏暴百姓的罪行告聞於天帝。當時社會上普遍存在天神信仰，這是武王做好宣傳工作所必要的。武王分封商紂王的兒子祿父於殷，以管理商代遺民，並任命自己的弟弟管叔鮮、蔡叔度協助並監督祿父的管理。這是團結紂王家屬和商貴族的重要政策。武王為受商紂迫害的貴族申冤平反。他叫召公去監獄中釋放了箕子；叫畢公去監獄中釋放了被商紂關起來的百姓和貴族；請逃避隱居的微子出來任官，後來微子被封到宋國，成為宋國的始封君主；到受商紂迫害的貴族商容家去慰問；命閎夭重修比幹墳墓，表彰了比幹的忠義事跡。這些措施，得到商代貴族的歡迎。武王命令南宮括把商紂王堆積在鹿台的錢財和大糧倉钜橋貯存的糧食統統拿出來，散發給窮困老弱以及身分低下的勞動人民。生活無依無著的窮苦人民歡聲一片，高高興興地帶著布袋，扶老攜幼地排著隊伍，到鹿台和钜橋領取錢財和糧食，盛讚武王的功德。武王隨即解散軍隊，回歸鎬京。
周武王領導的滅商戰爭有重大的曆史進步意義。毛澤東在《別了，司徒雷登》一文中，稱周滅商的戰爭為“武王領導的當時的人民解放戰爭”。《毛澤東選集》第4卷，北京：人民出版社1960年9月，第1499頁。武王領導的滅商戰爭，解除了商代人民的痛苦，得到了包括商族人民和大多數貴族的擁護和歡迎，商代人民自發地投入和參加了這場戰爭，稱之為“當時的人民解放戰爭”，無疑是正確的。
武王在回師的路上和回鎬京後，思念先代聖王和功臣，分封炎帝神農氏的後裔於焦、黃帝的後裔於祝、帝堯的後裔於薊、帝舜的後裔於陳、大禹的後裔於杞；又封師尚父（薑尚）於齊，弟周公旦於魯（因周公旦在鎬京攝政，由其子伯禽去魯），貴族召公奭於燕，弟叔鮮於管，弟叔度於蔡。實行這樣的分封，既使先代聖王後裔和功臣都有了封國和封邑，又有利於穩定地方的統治。
武王回鎬京後，日夜操勞，憂國憂民，常和周公旦商量治國大計。他以為天下太平了，便把軍隊的馬匹放到華山之陽，運糧的牛群放到桃林的曠野，解散和休整軍隊，藏起兵器，表示從此不再會有戰爭了。但是，武王沒有想到，奪取天下不易，鞏固天下更難。一場威脅周王朝生死存亡的災禍正日益逼近。正是他親密的戰友和兄弟、傑出的政治家、軍事家、思想家周公旦力挽狂瀾，才在危機中挽救了周王朝。
周朝剛剛建立不久，武王得病了。武王是周族的領袖，周朝剛剛建立，各地還不太平，不能沒有武王，周的群臣非常害怕，東方一些商的貴族和少數族也蠢蠢欲動。周公覺得自己是武王的兄弟和親密助手，可以沒有自己，但武王必須保全，於是私自去宗廟，禱告太王、王季、文王，祈求神靈去災降福，保佑武王的生命，願以自己代替武王去死。禱告詞生動感人，表現了周公旦的高尚品德。但武王還是病重死了，他在位十三年，滅商才二年。周公旦將禱詞收藏在一個青銅的匣子裏，當時沒有人知道。周公攝政後，管叔、蔡叔汙蔑周公將不利於成王，有奪取王位的野心，周公於是留在東方兩年未回。後來成王親政，發現了當年周公的禱告詞，痛哭流涕地說：“我過去誤聽傳言，懷疑周公這位我的好叔父呀！沒有他怎麼會有周朝和我的地位呀！”周朝貴族群臣更加敬重周公了。
但是，武王之死仍使周朝麵臨嚴重威脅。周公旦吸取了夏代東夷叛亂、太康失國的教訓，考慮到武王之子成王年齡幼小，決定自己當攝政王，代行成王職權。當周公當攝政王，代行成王職權的消息傳出，武王的另外兩個弟弟、周公的哥哥管叔鮮、蔡叔度便製造流言蜚語，說周公有野心，想代替成王當王。管叔、蔡叔能力不強，野心很大，他們本來對周公旦在協助武王滅商過程中的卓越貢獻和居有的崇高地位就心存不滿，現在周公代行成王職權，兩人於是公開聯合了被分封在殷的商紂王的兒子武庚和早就想進居中原稱王的東夷、淮夷族部族方國，發動了大規模的武裝叛亂。叛亂的黑風一時席卷了東方大片土地，包含今河南、山東、蘇北、皖北、河北、山西等省區，剛剛產生的西周政權麵臨生死存亡的嚴重威脅。周公臨危不懼，團結了周族內部的力量，以其崇高的品德、先進的政治思想、傑出的政治軍事才能，經過長期的鬥爭，終於平定了叛亂，並確立了周王朝的基本政治製度和治國方略。周公旦的豐功偉績表現在很多方麵。
一是平定了叛亂，安定了周朝。
周公首先耐心細致地做好了統治集團內部的工作。他誠懇地對年邁的太公望和姬姓貴族召公奭以及其他親貴大臣說：“我之所以決定站出來代行王政，是因為天下還不安定，擔心商代和東方部族地區重起叛亂，如果我們因成王年幼無人代治天下而遭致亡國，將無以祭告太王、王季、文王、武王等先王嗬！太王、王季、文王憂勞一生，奠定了建國的基礎，現在初告成功。武王早終，成王年少，現在管、蔡、武庚聯合東夷淮夷發動大規模叛亂。我所以代行攝政，目的是為了安定周朝。”他引用商代曆史上出現過伊尹輔佐和培養了太甲、甘盤輔佐武丁的故事，說明大臣在特殊情況下攝政是古已有之，自己忠於周室，將竭盡才智輔佐成王，待成王成年後還政於他。但是，周公沒有把他曾祭告祖宗上帝請求代武王去死的事情說出來。經過周公耐心的解釋，大多數周朝貴族認識到管叔、蔡叔的陰謀和叛亂形勢的嚴重性，理解了周公當攝政王的必要性，擁護周公的決定和領導地位，決定團結一致，共平叛亂。
周公於是決定親自率兵東征平叛。他在東征出發前，發布告示說：“我要為我們年幼的國王著想，穩重地多考慮出征的困難。出征要有傷亡，要勞民傷財，是件不幸的事嗬！但是，上天已經把這巨大的災禍加到我們身上了，我們就不能隻為自身的安危考慮呀。我想你們也會勸告我，不要過分地考慮自己的安危，要努力去完成和保衛文王開創的還未完成的大業。我怎麼能廢棄上帝的命令呢。”周公用文王的意誌和上帝的命令來訓示周朝的貴族大臣，要大家一心一德，團結一致。周公又說：“你們都是先王的舊臣，你們都知道文王創業是如何艱難。現在上帝已經把成功的道路告訴了我們，我不敢不盡一切努力來完成文王所開創而還未完成的事業。我哪裏敢不用我的有生之年來完成文王從上帝那裏接受的大命呢？”周公抬出了文王和上帝的意誌和命令，說服了大家，大家一心一意，團結平叛。那些和叛亂勢力有聯係或他們的親屬卷入其中的人，怕周公的懲罰，也不敢公開反對了。
於是周公組織大軍東征。大軍出發前，周公等隆重祭告宗廟和社廟，祈求天帝、祖宗保佑。周公留年邁的太公望在京師代理朝政。大軍以周公為帥，召公、畢公為左右輔佐。管、蔡和武庚以為周公不會東征，聞知周公已率大軍前來討伐，一時不知所措。平叛軍隊一路上受到民眾以及被脅迫參加叛亂的士兵的歡迎。大軍進入管國，管叔率軍阻擊，結果手下將士倒戈迎接周公。周軍追擊管叔，守軍開城門迎接周公，管叔和他的心腹將領都被活捉。周公代表成王誅殺管叔，安撫管國的人民將士，廢掉管國，派將士留守管國地區。隨後，周公將大軍進攻蔡國和武庚，蔡叔不戰而降，周公代表成王廢掉蔡國，囚禁蔡叔，留將駐守。武庚率商殘餘勢力頑抗，叛軍人數雖多，但鬥誌不振，與周軍交戰幾次後，商軍潰敗，武庚向北逃走。周公代表成王滅其國，並召集當地商貴族和百姓宣布武庚的罪行，處死了一批罪惡深重的貴族，宣布不追究被脅迫參加叛亂者的責任，安撫商族人民安心生產，重建家園。周公率領的周軍，比較順利地平定了武庚和管、蔡的叛亂，安撫了當地人民，廢除了這三個人的封國，將其土地歸入周朝直接統轄。但是，由於武庚和管、蔡的勾結和煽動，在東方廣大地區的部落方國，這時已經紛紛響應管、蔡、武庚，一起作亂。於是周公不遠萬裏，率軍展開南征、東征、北征。
周公首先向南出征。周軍經過曾國（今湖北隨州），攻滅了參加叛亂的虎方（今湖北孝感），然後往東，滅掉了參叛的條方（今江蘇丹徒），安撫了南方廣大地區的百姓和人民，又派使節慰問了吳國的國君——文王的伯父太伯、仲雍的後裔。然後大軍分別沿漢水和淮河北上，安撫當地部族人民，討伐叛亂勢力。
周公率軍東征淮夷東夷，是平叛戰爭中最艱巨的任務。早在夏代和商代，東夷淮夷就經常和王室軍隊作戰，戰鬥力很強。當時淮夷建立的小國是徐國（在今江蘇徐州），占有今山東南部、蘇北、皖北一帶，國力強盛，文化較高。經過激戰，淮夷歸順了周朝，後來周王仍分封徐國統治這一地區。周軍於是全力征伐東夷。守在京師的太公望稟告成王，下令姬姓貴族毛叔鄭（成王叔父）調東虢（在今河南陝縣）軍隊支援周公。周公在東夷地區討平了一些小國後，集中力量進攻薄姑（今山東淄博）和奄（今山東曲阜）這兩個力量較強的東夷國家。經過戰鬥，奄投降，頑抗的韋伯和薄姑國君被殺，其國被滅，東方終於重新被統一。
這時，武庚的殘餘勢力還在原殷都一帶活動。周公征服東方諸夷後率軍返回朝歌，消滅了這一帶的武庚殘餘勢力，滅掉了參與管叔、蔡叔叛亂活動的霍叔（周公之弟）建立的霍國（在今山西南部），並使唐國重新歸順。
周公東征曆時三年，轉戰萬裏，曆盡艱辛，終於在各族人民的支持下掃平了叛亂，團結和聯合了東方各部落方國，宣傳了周王朝的政策，鞏固了周王朝的安全。周王朝真正的建立和統一，是由周公旦完成的。他對周王朝建立和鞏固的貢獻，遠超過了周武王和太公望。
二是興建雒邑，建立了鞏固統一的第二個政治中心。
周的國都在關中地區的鎬京。鎬京雖然形勢險要，可內守外攻，但離開商的殷都和東方廣大地區距離較遠，對控製和治理東方頗不方便。周武王滅商後在回師鎬京的路上曾有過建雒邑以控製東方的打算，但計劃尚未實行，武王就去世了。周公在東征平叛後，立即著手興建雒邑，使其成為周朝控製和治理東部地區的第二個政治中心。
周成王七年，周公將興建雒邑之事祭告天神、祖廟，並由召公奭前往當地卜定吉利日子，察看地形風水，選定宮殿和城址住置，進行初步規劃。當年三月，周公在雒邑舉行了隆重的祭祀與動工儀式，親自監建。他決定興建成周、王城兩座城。兩座城相隔幾十裏，互為呼應。新城建好後，他把在東征中俘虜的商貴族（在周代文獻中稱為“殷頑”），集中遷徙到成周居住，對他們嚴加管束。在王城則駐紮了周的八師軍隊，負責監督“殷頑”和東方新征服地區。以後，周人把鎬京稱為宗周，即國都；把新都稱為雒邑，即陪都，亦稱東都。根據青銅器銘文《何尊》的記載，成王曾經“遷宅於成周”，表明成王曾為了安定東方，一度遷都於成周。雒邑又名成周，有周朝統治的穩定，於此地成功的意思。成周地處黃河中遊，緊靠伊、洛兩水，位居天下之中。成周的建成擴大了周王朝統治的中心地區，鞏固了對天下的統一，為曆史文化名城洛陽三千年來的發展奠定了基礎。