兵马再多，也没有用。孙权听了周瑜的话，站起来拔出宝剑，把案几砍去一角。他严厉地说：“谁要再提投降曹操，就跟这案桌一样。”当天晚上，周瑜又单独去找孙权，说：“我已经打听清楚。曹操兵马号称八十万，这是虚张声势，其实只不过二十几万，其中还有不少是荆州士兵，不一定真心替他打仗。您只要给我五万精兵，我保管把他打败。”第二天，孙权任命周瑜为都督，拨给他三万水军，叫他同刘备协力抵抗曹操。周瑜领兵进军，在赤壁(今湖北武昌县西赤矾山)和曹军碰上。曹军士兵很多人不服水土，已经得了疫病。双方一交锋，曹军就打了败仗，被迫撤退到长江的北岸。周瑜率领水军进驻南岸，和曹军隔江遥遥相对。曹操的北方来的兵士不会水战，后来，庞统献连环计使曹操上当，把战船用铁索拴在一起，船果然平稳不少。

周瑜的部将黄盖看到这个情况，向周瑜献个计策，说：“敌人兵多，我们兵少，拖下去对我们不利。现在曹军把战船都连接在一起，我看可以用火攻办法来打败他们。”周瑜非常赞同黄盖的计策，又在曹操派来打探虚实的使者面前，与黄盖合演了一出“苦肉计”，并借刀杀人，让曹操杀掉了熟悉水性的刘表降将。接着让黄盖派人送了一封信给曹操，表示要脱离东吴，投降曹操。曹操以为东吴将领害怕他，对黄盖的假投降，一点也没怀疑。黄盖叫兵士偷偷地准备好十艘大船，每艘船上都装着枯枝，浇足了油，外面裹着布幕，插着旗帜，另外又准备一批轻快的小船，拴在大船船尾上，准备在大船起火时转移。隆冬的十一月，天气突然回暖，刮起了东南风。

当天晚上，黄盖带领一批士兵分乘十条大船，驶在前面，后面跟随着一批船只。船队到了江心，扯满了风帆，像箭一样驶向江北。曹军水寨的将士听说东吴的大将来投降，正纷纷挤到船头看热闹。东吴船队离开北岸约二里后，黄盖命令士兵放火，前面十条大船同时起火，火借风势，风助火威。十条火船，闯进曹军水寨。那里的船舰，都挤在一起，又躲不开，很快地都延烧起来。一眨眼工夫，已经烧成一片火海。水寨烧了不算，岸上的营寨也着了火，曹军一大批士兵被烧死；还有不少人掉在江里，因不会泅水而淹死了。周瑜一看北岸起火，马上带领精兵渡江进攻。曹操拖着残兵败将向华容(今湖北潜江县西南)的小路上逃回北方。经过这场赤壁大战，三国分立的局面已经基本形成。孙权把都城从京口(今江苏镇江市)西迁至秭陵，筑石头城。改名建业(今南京市)。同时，他在通往巢湖的濡须口设立夹水坞，控制通长江的水道，以防曹操南下。