Theo Đại Việt sử ký toàn thư, cuối năm 979, khi biết Đinh Tiên Hoàng và con trai là Đinh Liễn bị ám sát, trong khi vua mới Đinh Toàn mới chỉ 6 tuổi, nhà Tống cho rằng thời cơ xâm lược nước ta đã đến. Kế hoạch xâm lược gấp rút được chuẩn bị.
Tháng 7 năm Canh Thìn (980), vua Tống xuống chiếu phong Hầu Nhân Bảo làm Giao Châu lộ thủy lục kế độ chuyển vận sứ, Tôn Toàn Hưng, Trần Khâm Tộ, Lưu Trừng, Giả Thực giữ chức Binh mã đô bộ thự, chia thành hai mũi tấn công thủy - bộ kéo sang xâm lược nước ta.
Sách Khâm định Việt sử thông giám cương mục chép rằng trước khi xuất quân, vua Tống gửi thư tuyên chiến tới Lê Hoàn, với lời lẽ ngạo mạn: "Ta đã sửa sang binh xa và bộ tốt, hiệu lệnh chiêng trống rất nghiêm minh; nếu vâng theo giáo hóa thì được tha; nếu chống lại mệnh lệnh thì sẽ bị trị tội".
Trước nguy cơ ngoại xâm, thái hậu Dương Vân Nga và các tướng lĩnh đã suy tôn Thập đạo tướng quân Lê Hoàn lên ngôi vua, chuẩn bị kháng chiến. Nhận rõ tầm quan trọng của sông Bạch Đằng và theo kinh nghiệm của Ngô Quyền năm 938, Lê Hoàn sai quân sĩ đóng cọc, bố trí trận địa chặn giặc ở đây.
Theo Lịch sử Quân sự Việt Nam, tháng một năm 981, cánh quân thủy do Hầu Nhân Bảo chỉ huy ồ ạt tiến vào cửa Bạch Đằng. Đạo quân thủy bộ của ta nhất loạt xông ra chặn đánh quyết liệt. Nhưng do quân Tống đông, quân ta bất lợi, 200 thuyền chiến bị địch chiếm.
Mặc dù bị tổn thất trong trận đầu, quân ta vẫn quyết tâm chiến đấu. Trên trục đường bộ từ Ung Châu kéo sang, cánh quân do Tôn Toàn Hưng chỉ huy bị quân chủ lực cùng dân binh địa phương liên tục chặn đánh.
Bị quân dân Đại cồ Việt đánh trả rất quyết liệt, các đạo quân thủy bộ nhà Tống không thể liên lạc với nhau. Tôn Toàn Hưng hoảng sợ đóng ở Hoa Bộ, mặc cho Hầu Nhân Bảo nhiều lần thúc giục.
Chờ mãi không thấy viện binh của bọn Lưu Trừng và Trần Khâm Tộ, Hầu Nhân Bảo quyết định cùng Quách Tiến kéo toàn bộ quân thủy bộ tiến từ sông Bạch Đằng đến sông Luộc để phá thành Bình Lỗ, vào chiếm Hoa Lư.
Quân và dân Đại cồ Việt chiến đấu rất anh dũng. Đạo thủy binh Hầu Nhân Bảo bị giáng đòn nặng nề, quân Tống thua to phải quay binh thuyền rút về sông Bạch Đằng.
Sau thất bại ở Lục Giang, đạo thủy binh Hầu Nhân Bảo rơi vào tình thế tiến thoái lưỡng nan. Tuy viện binh Tống đã kéo sang từ tháng 3, “Giao Châu hành doanh” vẫn không sao thực hiện được kế hoạch hợp điểm, tập trung binh lực để cùng tiến chiếm Hoa Lư.
Trong khi đó, Lê Hoàn bí mật tăng cường lực lượng chuẩn bị một trận quyết chiến giáng đòn quyết định.
Ngày 28/4/981, Lê Hoàn cho quân ra khiêu chiến với quân Hầu Nhân Bảo. Chiến sự đang diễn ra quyết liệt thì quân ta “thua chạy”, quân Tống “thừa thắng” đuổi theo.
Khi chiến thuyền của Hầu Nhân Bảo lọt vào trận địa mai phục, Lê Hoàn tung quân ra đánh ráo riết. Các chiến binh Đại Cồ Việt từ khắp các trận địa và nhiều nẻo đường đổ về sông Bạch Đằng vây đánh quân Tống quyết liệt.
Hầu Nhân Bảo bị giết chết, Lưu Trừng vội vã dẫn tàn quân tháo lui ra biển. Nghe tin Hầu Nhân Bảo tử trận trên sông Bạch Đằng, Tôn Toàn Hưng hoảng hốt dẫn quân bỏ chạy. Trần Khâm lo sợ rút lui, bị quân ta truy kích, tiêu diệt quá nửa. Các tướng Tống là Quách Quân Biện, Triệu Phụng Huân bị bắt sống tại trận. Vua Tống Thái Tông buộc phải ra lệnh rút lui, từ bỏ dã tâm xâm lược Đại Cồ Việt.
Sau cuộc chiến tranh xâm lược bị thất bại, vua Tống phải công nhận triều đình của Lê Hoàn, đồng thời xuống chiếu trừng phạt các tướng lĩnh.
Lưu Trừng và Giả Thực đều bị giết bêu đầu ở chợ Ung Châu. Tôn Toàn Hưng bị hạ ngục rồi bị tội chết. Trần Khâm Tộ, Hác Thủ Tuấn, Thôi Lượng đều bị trách phạt, giáng chức.
Các tướng lĩnh Tống cao cấp bị chết hay bị bắt tại trận gồm tổng tư lệnh Hầu Nhân Bảo, Chu Vị, Quách Quân Biện, Triệu Phụng Huân.
