五路大军齐头并进，东西两线直逼西夏国都兴庆府。其中东路军主将种谔在无定河与西夏军展开大战，宋军大获全胜，斩首八千级。几路宋军甚至一度围攻西夏重镇灵州城。面对危局，梁太后却丝毫没有慌张，她深知宋军人数众多，后勤补给困难，于是采取坚壁清野的策划，同时利用宋军兵力分散的情况，集中优势兵力予以打击。
相比之下，宋神宗是坐镇东京遥控指挥；而梁太后却披上铠甲，率领精锐的“麻魁”女兵走上战场。她首先派出骑兵，切断宋军粮道，然后集中十万精兵，将宋军逐出六盘山地区，取得一些列重大胜利。最终宋军撤退，据学者考证此战宋军、民夫的死伤大概在二十万左右。
五路伐夏最终失败，但宋军并非出师无功，还是占领了银、石、夏、宥诸州和横山北侧一些军事要点。宋神宗也改变策略，决定采取步步推进的战略，蚕食西夏。1082年宋将徐禧、李舜建议在“银、夏、宥之界筑永乐城”，但遭到了种谔的反对，因为永乐城虽然易守难攻，但无水泉。种谔合理意见没有被采纳，宋朝发动几十万人修筑永乐城。
同年8宋朝用14天就筑成了永乐城，而永乐城犹如楔子直插西夏腹地。城池筑完后9天，梁太后率领西夏30万大军兵临城下，徐禧登城西望，不见边际。西夏军渡河时，有人建议宋将徐禧，没有采纳，反而列兵城下。但宋军一战即溃，只得困守孤城，以待援军。但沉括以及宦官李宪等人的救兵不敢冒进，援军受阻。
西夏军兵围永乐城，截断流经城中的水源，永乐城中严重缺水，“将士昼夜血战，城中乏水已数日，凿井不得泉，渴死者大半”。几十天后，天降大雨，但甘霖并没有解救宋军。新建的城墙浸水后被夏军捣垮，宋军饥疲不能拒，夏军最终攻破永乐城。宋将徐禧、李舜举、李稷、高永能等人战死，“是役也，死者将校数百人，士卒、役夫二十余万”。
经过五路伐夏、永乐城之战，宋朝“官军、熟羌、义保死者六十万人，钱、粟、银、绢以万数者不可胜计
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