乙酉（二十七日），世宗到达下蔡；三月，己丑（初二），夜晚，世宗渡过淮水，抵达寿春城下。庚寅（初三）早晨，亲自穿上盔甲，驻军紫金山南面，命令宋太祖皇帝攻击南唐先锋寨以及山北营寨，全都击破，斩获三千多首级，掐断敌军通道，由此南唐军队首尾无法互相救援。到傍晚，世宗诏令分兵把守各个营寨，返回下蔡。
南唐朱硃元倚仗有战功，常常违抗元帅指挥；陈觉与朱元有裂隙，屡次上表说朱元反复无常，不可领兵，南唐主任命武昌节度使杨守忠取代他。杨守忠到达濠州，陈觉用齐王李景达的命令，召见朱元到濠州计划军事，准备夺取他的兵权；朱元听说此事，异常愤怒，想要自杀，门下客人宋劝朱元说：“大丈夫到哪里不能富贵，何必为了妻子儿女去死呢！”辛卯（初四）夜晚，朱元与先锋壕寨使朱仁裕等率领营寨中一万多人投降；副将时厚卿不服从，朱元杀死了他。
世宗考虑南唐其余部众会沿着水流向东溃逃，赶紧命令虎捷左厢都指挥使赵晁带领数千水军沿着淮水而下。壬辰（初五）早晨，世宗驻扎在赵步，众将攻击南唐紫金山营寨，大败唐军，杀死俘获一万多人，活捉许文稹、边镐、杨守忠。其余部队果然沿着淮水向东逃跑，世宗从赵步率领数百骑兵沿北岸追赶，众将率步兵、骑兵沿南岸追赶，水军从淮水中流而下，南唐军队战死淹死和投降的将近四万人，缴获船舰粮食兵器数以十万计。黄昏时分，世宗奔驰到荆山洪，距离赵步二百多里。当夜，住宿在镇淮军，癸酉（疑误），随从官员才到达。刘仁赡听说援兵溃败，气噎喉咙而叹息。
甲午（初七），后周征发附近州县壮丁民夫修筑镇淮军城，建造两座城，中夹淮水，将下蔡浮桥迁移到两城之间，掐断濠州、寿州接应救援的道路。适逢淮水上涨，南唐濠州都监彭城人郭廷谓率水军沿淮水而上，想乘不备之时突然袭击，焚毁浮桥；右龙武统军赵匡赞窥察知道，埋伏军队拦击，打败南唐军。
南唐齐王李景达和陈觉都从濠州逃回金陵，只有静江指挥使陈德诚全军而还。
己亥（十二日），后周世宗从镇淮军再次前往下蔡。庚子（十三日），赐刘仁赡诏书，让他自己选择吉凶祸福。
南唐主拟议亲自督率众将抵抗后周，中书舍人乔匡舜上书恳切劝谏，南唐主认为动摇军心，流放抚州。南唐主问神卫统军朱匡业、刘存忠防御策略，朱匡业背诵罗隐的诗道：“时机到来天地都同力助，气运离去英雄也身不由己。”刘存忠认为朱匡业的话很对。南唐主发怒，贬谪朱匡业为抚州副使，将刘存忠流放到饶州。不久他自己也居然不敢出行。
甲辰（十七日），后周世宗在寿春城北显示兵力。南唐清淮节度使兼侍中刘仁赡病得很重，不省人事，丙午（十九日），监军使周廷构、营田副使孙羽等以刘仁赡的名义起草表书，派遣使者拿着前来投降。丁未（二十日），世宗赐刘仁赡诏书，派遣门使万年人张保续入城宣示安抚，刘仁赡儿子刘崇让又出城告罪。戊申（二十一日），世宗大陈军旅，在寿春城北面接受投降，周廷构等抬着刘仁赡出城，刘仁赡躺着不能起来，世宗慰劳赏赐，又让他进城养病。
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