自晉陽之戰後，北齊的精銳部隊基本已經消失。在晉陽稍做整頓後，北周武帝宇文邕便開始準備向鄴城前進。
十二月二十二日，北周武帝宇文邕將北齊晉陽宮中的兩千名宮女以及宮中珍寶全部賞賜給將士們，並對有功將士一一加官晉爵。宇文邕詢問高延宗攻取鄴城之策，高延宗推辭道∶“亡國的大夫沒有資格討論國家的生存問題，這不是臣所知道的。”宇文邕再三強迫，高延宗只好回答∶“如果任城王高湝守衛鄴城，結果我就不知道了。如果後主自己防守，陛下將會兵不血刃佔領鄴城。”
十二月二十九日，宇文邕以上柱國陳王宇文純為幷州總管，負責後方安全，以齊王宇文憲為先鋒，下令周軍向鄴城殺來。
聽說周軍馬不停蹄朝鄴城而來，北齊後主將各位朝廷重臣召入朱雀門，賞賜酒肉，詢問對策，結果，一個人說一個辦法，吵吵嚷嚷，沒有定論，後主也是無所適從。當時，鄴城城內的高官顯貴們都是驚慌不安，全無戰心，人們不分晝夜一個接著一個逃出城外，投降周軍。高勱說道∶“如今出城叛逃的都是一些官員顯貴，至於普通士兵們還沒有離叛之心，我請求將五品以上官員的家屬軟禁在三臺之內，並威脅說∶‘如果戰敗，就焚燒了三臺。’這些官員顧念妻子兒女，肯定會拼死與周軍作戰，況且，我軍連連戰敗，敵人已經非常輕視我們，現在，背城一戰，一定能夠取勝，這是上策。”後主最終沒有采用。
望氣的占卜師說，將要發生改朝換代之事，後主聽了，召集尚書令高元海等人商議，按照天統年間其父武成帝高湛禪位的先例，將帝位傳給了太子高恆。
幾天後，就是新年。
公元577年（陳宣帝太建九年北周武帝建德六年）一月一日，時年八歲的北齊太子高恆即皇帝位，改元承光，大赦，尊時年二十二歲的後主高緯為太上皇帝，皇太后胡氏為太皇太后，皇后穆舍利為皇太后，任命廣寧王高孝珩為太宰。
司徒莫多婁敬顯、領軍大將軍尉相願在千秋門設下埋伏，陰謀斬殺高阿那肱，廢黜幼主，擁立廣寧王高孝珩為帝。恰巧，高阿那肱從另外一條路上朝，二人的政變沒有成功。高孝珩請求率軍抵禦周軍，他對高阿那肱說“朝廷不給我軍隊讓我西進迎戰敵人，還不是害怕我高孝珩要造反嗎？我高孝珩如果擊破了宇文邕，一直打到了長安，就是背叛了朝廷，又與我國有什麼相干！今日情況如此危急，竟然還這樣猜忌！”高阿那肱和韓長鸞擔心將高孝珩留在京師會發生意外，遂任命其為滄州（今河北省南皮縣）刺史。尉相願抽出佩刀，悲憤欲絕，他猛砍柱子，嘆息道∶“大事去矣！還有什麼好說的！”————從後來莫多婁敬顯、尉相願二人的表現，二人這次政變的目的可能並非要擁立高孝珩，而是想在誅殺高阿那肱之後，劫持後主投降北周。
後主命令長樂王尉世辯率領一千多騎兵西去偵察，尉世辯穿過滏口（今河北省武安縣南），登上高岡眺望，遠遠望見一群烏鴉飛起，黑壓壓的一片，他們認為那就是鋪天蓋地而來周軍黑色的軍旗，當即嚇得魂不附體，掉轉馬頭，打馬馳回。
此時，齊人已成驚弓之鳥，尉世辯等人一路狂奔，一直到鄴城西郊的紫陌橋都不敢回頭。後主命令尉世辯偵察，不僅沒有起到任何好作用，相反，更加重了鄴城城內的恐慌氣氛，在這種情況下，黃門侍郎顏子推、中書侍郎薛道衡、侍中陳德信等漢人透過宦官鄧長顆勸說後主南逃陳國，並勸說他招募一千餘名流落在鄴城的江南人作為衛隊，取道青州、徐州前往陳國，後主同意了。但高阿那肱是鮮卑人，不願投降陳國，說道∶“江南人不可信，不用招募。”他勸說後主將珍寶先運到青州，暫時守住三齊之地，觀察一段形勢再說，真不行的話，再從海路去陳國。後主聽從了。
一月三日，太皇太后胡氏、皇太后穆舍利先從鄴城出發，朝濟州（今山東省在平縣）而來。九日，剛剛即位九天的幼主高恆也離開了鄴城。
一月十五日，周軍先頭部隊即進抵鄴城西郊的紫陌橋。一月十八日，周軍來到鄴城城下。十九日，包圍了鄴城，焚燒鄴城西門。齊軍出城迎戰，周軍奮勇殺敵，大破齊軍。後主放棄鄴城外城，留下武衛大將軍慕容三藏（慕容紹宗之子）駐守鄴城皇宮，率領一百多名騎兵出城東逃。周軍進入鄴城，北齊王公大臣全部投降。
一月二十一日，北齊後主高緯渡過了黃河。
當天，他讓幼主高恆禪位給遠在瀛州（今河北省高陽縣）的大丞相任城王高湝；又代替高湝下詔∶尊自己為無上皇，幼主為宋國天王。而後，他命令侍中斛律孝卿將禪讓文書以及皇帝玉璽送到瀛州，斛律孝卿一離開濟州（今山東省在平縣），直接就去鄴城投降了。
北齊洛州刺史獨孤永業聽說鄴城陷落後，也派遣兒子獨孤須達向北周投降，北周任命其為上柱國，封應公。一月二十二日，北周武帝宇文邕任命越王宇文盛為相州總管，鎮守鄴城。
北齊後主將胡太后留在濟州（今山東省在平縣），命高阿那肱率軍駐守濟州關，負責偵察周軍的動向。他帶上穆皇后、馮淑妃、幼主高恆、韓長鸞、鄧長題等幾十人騎馬倉皇逃奔青州（今山東省青州市）。他又讓宦官田鵬鸞西去偵查，田鵬鸞被周軍俘獲，詢問齊主下落。田鵬鸞欺騙周軍說∶“已經南逃，估計已逃離國境了。”周軍不信，對他嚴刑拷打，即使打斷手腳，田鵬鸞態度也是無比堅決，最後，他被周軍打斷四肢而死。
後主來到青州後，當即就要南逃陳國。而高阿那肱暗中與周軍聯絡，約定生擒後主等人，遂連連給後主寫信說∶“周軍尚在遠處，我已下令燒燬了黃河橋樑，切斷了道路。”後主信以為真，因此鬆懈下來。周軍來到濟州關，高阿那肱不戰而降，突破濟州關後，周軍日夜兼程，朝青州撲來。周軍突然到來，後主等人驚慌失措，他將黃金裝入袋子裡系在馬鞍上，與皇后、淑妃、幼主等十餘人騎馬南逃，一月二十五日，他們逃到南鄧村（今山東省臨朐縣南），被北周大將軍尉遲勤追上，全部束手就擒，與在濟州被俘的胡太后一起送往鄴城。
至此，北齊帝國從公元550年建立，到本年滅亡，共計經歷六位皇帝，延續了二十八年。
一月二十六日，北周武帝宇文邕下詔∶“死去的斛律光、崔季舒等人應當加以追贈，並給他們改葬，他們的子孫根據規定授予官職，被沒收的家財以及罰為奴婢的家人，一律歸還。”他還指著詔書上斛律光的名字，說道∶“此人如果活著，我豈能來到鄴城！”二十七日，他又下詔∶“北齊鄴城的東山、南園、三臺遊樂區均予以摧毀，拆除下來的木材、磚瓦等建築材料，還能使用的，全部散給百姓。皇家園林的土地一併交給平民耕種。”
二月三日，宇文邕在北齊皇宮太極殿宴請出徵的將士們，根據個人的功勞分別予以賞賜。
二月四日，北齊後主高緯被送到了鄴城，宇文邕親自走下臺階迎接，按照對待客人的禮節接待了他。
北齊廣寧王高孝珩來到滄州（今河北省南皮縣），率領五千餘人前往信都（今河北省冀州市），與任城王高湝會合。二人共同商議中興大業，開始招募軍隊，集結了四萬人馬。北周武帝宇文邕派遣齊王宇文憲、柱國楊堅率軍北上，前去討伐，並命高緯給高湝寫信勸降，但高湝不從。
宇文憲來到信都後，高湝在城南列陣抵禦。高湝的領軍將軍尉相願謊稱出戰，卻率部就勢投降了周軍。尉相願是高潛的心腹，他臨陣投敵，讓高湝的軍心士氣受到很大打擊。高湝又急又氣，下令將其妻子兒女全部斬殺。第二天，雙方再戰，宇文憲率領周軍將齊軍擊敗，臨陣俘虜斬殺了三萬人，活捉任城王高湝、廣寧王高孝珩。
宇文憲對高湝說∶“任城王何苦到了這步田地？”
高湝回答；“我乃神武皇帝之子，兄弟十五人，如今僥倖活到今日。遇到社稷傾覆，今日被殺，我問心無愧！”
宇文憲佩服他的膽氣，下令將他的妻子兒女又交還給了他。
北周武帝宇文邕任命北齊降將封輔相為北朔州（今山西省朔州市）總管。北朔州是北齊的北方重鎮，士卒驍勇，前長史趙穆、司馬王當萬等人密謀劫持封輔相迎接瀛州刺史任城王高湝，因高湝很快就被俘了，遂轉而迎接定州刺史范陽王高紹義。封輔相以及他的下屬韓阿各奴等數十人都是北齊叛臣，從肆州以北二百八十多座城池都服從封輔相的統領，等到范陽王高紹義來到後，又全部響應了他。高紹義與靈州刺史袁洪猛率軍南下，打算收復幷州，行至新興後，他們發現新興守軍已經投降了北周，高紹義前鋒的兩位儀同三司級的將領當即率眾投降了。周軍又進擊顯州（今山西省原平市北），活捉了刺史陸瓊，又相繼攻克了反叛的各個城池。高紹義遂
率部退守北朔州。北周東平公宇文神舉率領周軍進逼馬邑，高紹義戰敗，率領餘眾三千多人北逃突厥。高紹義下令；“願意南還的，隨便。”於是，有一多半人拜別而去。突厥佗缽可汗經常說北齊文宣帝高洋是位英雄好漢，當高紹義來到突厥後，佗缽可汗見其長著一個巨大的腳踝，與高洋相似，因此，對他非常看重，下令突厥境內的北齊人全部隸屬於他。
自此，北齊的行臺、州郡、軍鎮，除了東雍州（今山西省新絳縣）行臺傅伏、營州（今遼寧省朝陽市）刺史高寶寧仍在抵抗外，其餘全部投降了北周。高寶寧是北齊宗室疏遠的一支，有膽有識，他長期鎮守和龍（遼寧省朝陽市），深受當地各族百姓的擁護。北周共得到北齊五十個州、一百六十二個郡、三百八十個縣，戶口三百零三萬兩千五百戶，兩千萬零六千八百八十六人。宇文邕在河陽（今河南省孟州市）、幽州（今北京市）、青州（今山東省青州市）、南兗州（今安徽省毫州市）、豫州（今河南省汝南縣）、徐州（今江蘇省徐州市）、北朔州（今山西省朔州市）、定州（今河北省定州市）八個地方分別設定了總管府，相州（今河北省臨漳縣）、幷州（今山西省太原市）兩個州設定行宮以及中央六府的辦事處。
周軍攻克晉陽後，北齊曾派遣開府儀同三司紇奚永安向突厥求救，等到他來到突厥後，北齊已經滅亡了。佗缽可汗把紇奚永安的座次排在吐谷渾使者之下，紇奚永安說∶“如今，北齊已經滅亡，紇奚永安活著還有什麼意思！我打算閉氣自殺，又恐天下人認為我大齊沒有死節之臣，請求賞賜給我一把刀，讓我自殺，好讓遠近都知道。”佗缽可汗讚賞他的忠誠，賞賜給他七十匹馬，將其送回。
二月十二日，北周武帝宇文邕開始從鄴城西還。
宇文邕去年十月四日開始伐齊，十月二十七日攻克平陽，十一月四日留下樑土彥後，大軍撤離，十二月六日平陽大戰，十二月十七日佔領晉陽，十二月二十九日進軍鄴城，到本年一月二十日就佔領了鄴城，一月二十五日抓獲北齊後主高緯，前前後後僅僅經歷三個多月的時間，北周就滅了北齊。可以說，這既出乎宇文邕的預料，也出乎北齊後主高緯的預料，更出乎南陳宣帝陳頊的預料，可謂奇蹟。