目標直指高句麗王城——丸都山城今吉林集安）。
夏侯霸一部的任務主要是切斷高句麗邊軍的救援通路，所以他們很快就與主力分開，獨自行進。
玄菟舊城的高句麗將領連個名字都沒留下來就被夏侯霸斬了，魏軍還俘虜千餘人，並把他們充做民夫，本來還有魏軍習慣性表示是不是不能對俘虜太狠，不過很快反應過來，現在他們的敵人不是漢軍了，完全不用顧忌，再說就是將來漢軍過問，他們也有理由：
“這都是蠻子啊！蠻子也配享受漢軍戰俘營的待遇麼？”
而夏侯霸在寫給曹爽的信裡是這麼記錄當時的情況的：
“敵聞我至，皆望風披靡，可見昔日威勢猶存。”
在夏侯霸部經玄菟郡、渡渾河、過沸流水切斷高句麗東部援軍通道後，陳泰帶領的先鋒和戴陵帶領的中軍主力開始對丸都山城發動攻擊，雖然這是一座山城，不過魏軍都覺得比蜀地可好走多了，而且魏軍雖在連年與季漢作戰中屢遭敗績，但在麵對其他敵人時，依舊展現出極強的戰鬥意誌與組織能力。
高句麗的國王東川王聞訊大驚，急調各地兵馬馳援丸都，可惜這些援軍都被夏侯霸堵住過不來。
魏軍中軍在戴陵親自指揮下，於沸流水畔與敵軍激戰三日，並擊潰敵軍留守此地的主力。高句麗士卒見魏軍列陣如鐵、箭雨如飛，紛紛潰逃。
野戰失利後，東川王就開始固守丸都山城等待援軍，這座山城依山而建，易守難攻，城牆堅固，城內儲糧充足，且有天然屏障環繞。在他看來魏軍雖兵鋒正盛，但麵對堅城，也不得不謹慎行事。
戴陵命各部合圍山城，切斷水源與補給線，並讓一個俘虜帶著勸降書進城，結果東川王命人砍掉了俘虜的腦袋並丟出城外，還在城頭大喊：
“高句麗雖小，然非可辱之土。魏若欲戰，朕奉陪到底！”
經過數日準備後，魏軍發動首次攻城，但由於地形限製，雲梯難以架設，弓弩也難以覆蓋高處守軍。連續三日猛攻無果，傷亡數百，在魏軍窘迫的當下，幾百人的傷亡也足以讓人心疼，於是戴陵一邊讓陳泰繞道西麓密林，從背麵突襲，一邊組織人手打造霹靂車，又找來枯枝老藤編成藤球，等陳泰抵達位置後就點燃這些藤球並用霹靂車丟進城中。
丸都山城早先斷了水，全靠儲水過日子，遇到這樣的火攻立即亂了套，加上這座山城周邊積累了大量去年未完全腐爛的枯枝落葉，城市裡麵也有冬日取暖堆積的秸稈和木柴，火勢很快就開始蔓延。
高句麗人尖叫著想提水救火，卻發現水源早已被魏軍切斷，儲水缸也快要見底，情急之下隻好試著用泥土滅火。
城牆之上原本堅守崗位的士兵都被迫分出去一部分救火，一部分高句麗守將試圖組織滅火，卻被烈焰逼退，連頭發都被燒壞不少。
就在城中陷入混亂之際，陳泰率領一千精銳，自西麓小道攀岩而上。
這一帶地勢險峻，常年少有人跡，高句麗防禦薄弱。陳泰命士卒以繩索攀附岩石，用鐵鉤扣住縫隙，悄然登頂。
由於西邊險峻，高句麗本來就沒安排多少人值守，城中起火後更是抽調此地的士兵去救火，陳泰親自帶頭攀爬，身披輕甲，手持長劍，率先躍入城牆缺口。
他們從西門上方突入，迅速控製了城門吊橋，並打開西門，另一支早已繞行到此處的魏軍趁機衝了進來，然後開始大喊：
“城破了！城破了！”
此時城中火勢正盛，守軍驚慌失措，根本無力抵擋這支突如其來的敵軍。東邊的戴陵也聽到了動靜，立即命令麾下士兵猛攻。
魏軍士氣高漲，喊聲震天，而守軍在內外夾擊之下徹底崩潰，部分將領見大勢已去，開始率部投降；也有死忠之臣試圖拚死抵抗，但終究寡不敵眾，被魏軍逐一斬殺或擒獲。
眼見大勢已去，東川王試圖帶著親信從北門突圍而出，但在途中遭遇陳泰攔截。
根據戰報記載，陳泰親自帶隊追擊，最終在一處山洞中將東川王及其子安原太子擒獲，而後二人被五花大綁押回城中，戴陵命人將其置於廣場中央，當眾宣讀其罪狀，然後將其處死。
當然一同隨軍的司馬昭則是這麼描述當時的場景的：
“後將軍見到東川王，不顧對方哀求，拽住其衣領，毆其三拳，邊打邊罵，‘朕朕朕！狗腳朕！’打完之後，就讓士兵把他們吊起來，掛在城頭上，誰敢去放就一起掛起來。”
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