Năm 1075, nhà Tống rơi vào khủng hoảng nghiêm trọng. Để cứu vãn tình hình, vua Tống và tể tướng Vương An Thạch đưa ra kế sách hèn hạ: Xâm lược Đại Việt để giải quyết khủng hoảng trong nước.
Đại Việt sử ký toàn thư chép rằng: “Mùa xuân năm Bính Thìn (1076), nhà Tống sai Tuyên phủ sứ Quảng Nam là Quách Quỳ làm Chiêu thảo sứ, Triệu Tiết làm phó tướng, đem quân và 9 tướng hợp với Chiêm Thành và Chân Lạp xâm lược nước ta”.
Tháng 10/1076, Quách Quỳ làm thống soái, chỉ huy khoảng 10 vạn quân chiến đấu và 20 vạn quân tải lương chia thành 2 cánh thủy và bộ binh hợp thành gọng kìm xâm lược Đại Việt. Ý đồ của Quách Quỳ là sau khi đánh tan thủy quân của ta sẽ lên bờ hợp cùng bộ binh tấn công Thăng Long.
Lý Thường Kiệt đã đánh giá đúng tình hình và đưa ra những kế sách đánh giặc hợp lý. Kế hoạch của ông là phải đánh bại quân thủy, không cho chúng hợp với bộ binh.
Ông cho xây dựng phòng tuyến trên sông Như Nguyệt (sông Cầu). Dưới sông, thủy quân ta tập trung trên 400 chiến thuyền đóng tại vùng Vạn Xuân (Phả Lại), sẵn sàng cơ động đánh địch theo các hướng.
Ngày 8/1/1077, địch theo hai cánh kéo vào nước ta. Liên tục bị quân ta chặn đánh, chúng di chuyển rất vất vả. Mười ngày sau, quân Tống mới đến bên bờ sông Như Nguyệt, nhưng không dám tấn công. Trong khi đó, cánh thủy binh của Dương Tùng Tiên bị tướng Lý Kế Nguyên của ta loại khỏi vòng chiến đấu.
Sau khi tập trung lực lượng, tiến hành trinh sát, đến đầu tháng hai, Quách Quỳ bắc cầu phao, tung kỵ binh vượt sông đánh vào trận địa của ta. Chúng đột phá qua dải phòng ngự tiến về Thăng Long, nhưng sau đó bị quân ta chặn lại. Quách Quỳ mở đợt tấn công thứ hai, nhưng cũng bị đánh bại.
Sau hai lần vượt sông thất bại, Quách Quỳ không dám nghĩ tới tiến công nữa, nhất quyết bám trụ chờ thủy binh và tuyên bố: “Ai bàn đánh sẽ chém”. Chúng bố trí thành hai tập đoàn, Quách Quỳ ở bắc Thị Cầu và Triệu Tiết ở bắc Như Nguyệt chờ viện binh.
Bộ binh và kỵ binh không thể liên hệ được với thủy binh, lại bị chặn trước cửa sông Như Nguyệt, quân địch mất thế chủ động tiến công và bị vây hãm trong địa bàn hết sức bất lợi, lương thực thiếu thốn.
Nắm được tình thế của địch, Lý Thường Kiệt liên tục mở nhiều đợt công kích đánh vào trại của Triệu Tiết, Quách Quỳ. Ông cho người vào đền thờ Trương Hống, Trương Hát ở phía Nam bờ sông Như Nguyệt, giả làm thần đọc vang bài thơ Nam quốc sơn hà. Tinh thần chiến đấu của quân sĩ lên rất cao. Nhận thấy thời cơ đến, ông cho quân vượt qua sông đánh thẳng vào trại giặc, tiêu diệt hơn một nửa quân xâm lược.
Lúc này, quân Tống ở thế cùng lực kiệt, nếu chống cự sẽ bị tiêu diệt hoàn toàn, nhưng nếu đầu hàng thì sợ mất thể diện của “thiên triều”. Biết rõ ý đồ xâm lược của giặc đã bị đè bẹp, Lý Thường Kiệt chủ động giảng hòa, thực chất là mở lối thoát cho quân Tống.
Đó chính là chủ trương kết thúc chiến tranh trong mềm dẻo của Lý thái úy, “dùng biện sĩ bàn hòa, không nhọc tướng tá, khỏi tốn xương máu mà bảo toàn được tôn miếu”.
Được Lý Thường Kiệt mở đường, tháng 3/1077, Quách Quỳ rút quân về nước. Sử sách nhà Tống từng chép rằng: “Quỳ muốn rút quân về, sợ giặc tập kích bèn bắt quân khởi hành ban đêm, hàng ngũ không được chỉnh tề, tình hình hỗn loạn, giày xéo lên nhau”.
Cuộc chiến tranh xâm lược Đại Việt của nhà Tống cuối cùng đã thất bại, làm tổn hại rất nhiều nhân mạng, tài sản. Theo Tống sử, chi phí cho cuộc chiến tranh xâm lược này lên tới 5,1 triệu lượng vàng. Từ đó về sau, trong khoảng 200 năm, các đời vua Tống không dám xâm phạm nước ta lần nào nữa.
Đến năm 1164, nhà Tống phải công nhận nền độc lập của nước ta (trước đây chỉ coi là Giao Chỉ quận, nay phải thừa nhận là An Nam quốc).
