后来，夏桀为取悦宠妃妺喜，大兴土木修建奢华宫殿，弄得民不聊生，直谏的大臣关龙逄也因此被杀，朝廷上下人人自危，无人再敢直言。商汤却在此时派人前往夏都悼念关龙逄，此举引起了夏桀的警觉。夏桀借口汤无视君威，下令将其逮捕，囚禁于夏台（今河南禹州附近）。商的臣民一片恐慌，担忧汤的安危。关键时刻，伊尹稳住了局面，他深知夏桀的性格弱点，于是搜集了一批珍宝和美女献给夏桀，并疏通了夏桀身边的亲信，为汤说情。最终，汤得以释放，安然返回商地。
回到商地后，汤深感夏桀昏庸无道，断定其无法治理天下，遂下定决心兴兵讨伐，取代夏朝。在伊尹的辅佐下，商汤加快了准备灭夏的步伐。当汤计划起兵攻打夏桀时，伊尹建议他先暂停向夏朝进贡，观察夏桀的反应，再决定是否出兵。结果，夏桀震怒，命令九夷发兵征讨商。伊尹判断：“目前夏桀还能调集九夷兵力，还不是最佳出兵时机。”汤于是假意向夏桀道歉，并恢复朝贡，一边等待良机，一边继续增强自身实力。
一年后，商汤再度停贡，而这次，九夷各部落因不满夏桀的压迫，已纷纷背叛不再听命于夏桀。伊尹见状，建议道：“现下正是讨伐夏桀的最佳时机！”
汤集结全体将士举行誓师大会，慷慨陈词，谴责夏桀暴虐无道，百姓深受其苦，强调自己是以执行天命的姿态推翻夏朝，号召大家团结一心，推翻夏朝的腐败统治。此次誓师演讲被负责记录的官员记录下来，便是着名的《尚书·汤誓》。
汤率领军马首先攻克葛国，陆续兼并了夏的多个附属小国和部落，接着一举攻破了夏桀的盟友韦国、顾国，击败了昆吾国。由此，商的势力范围从亳邑为中心辐射开来，扩展至方圆数百里的广大区域。紧接着，汤统帅诸侯联军直指夏朝重镇鸣条（今河南开封附近），剑指夏都。
商军快速迫近夏都，当地百姓早已对夏桀的暴政深恶痛绝，闻商军到来，纷纷响应，欢呼雀跃。夏桀此刻才惊觉大事不妙，急忙组织军队应战。两军在鸣条展开了决战。商军士气高昂，战斗力惊人，而夏军士兵因不愿为夏桀卖命，军心涣散，不少人在战场上逃离，夏军迅速崩溃。夏桀眼见大势已去，带着妺喜和众多珍宝企图突围逃跑。商军紧追不舍，夏桀乘舟渡江逃至南巢（今安徽巢湖一带），最终在那里结束了生命。
商汤取得决定性的胜利，成功统一全国，登上君主宝座，推行一系列仁政措施，各地诸侯纷纷归附，统治长达四百年的夏王朝至此宣告终结。