经过一系列的精心准备，康熙认为收复雅克萨的条件已经成熟，雅克萨位于黑龙江省漠河县以东黑龙江北岸（今俄罗斯阿尔巴金诺），地理位置十分重要，沙俄要想从俄罗斯本土进入黑龙江，就必须经过雅克萨。在沙俄多次入侵下，雅克萨已成为其在黑龙江上游的重要据点。康熙二十二年（1683年）七月初，清黑龙江将军率军千余人向黑龙江挺进，但是却在精奇里江口遇到了从雅克萨而来的一小股沙俄侵略军，清军将其包围，迅速将其歼灭，俄军或死或降，全军覆没，康熙知道后，非常高兴，当即下令让将士们乘胜追击，肃清黑龙江中下游的侵略者，期间，当地很多少数民族百姓也加入了抗击侵略者的队伍，一时间，沙俄侵略势力在黑龙江中下游屡屡受挫，他们的据点也基本被肃清，雅克萨成为孤城。
在中俄边境问题上，康熙一直希望能以和平的方式解决，武力并不是最好的方法，就在清军在黑龙江取得胜利的前后，康熙还两次下令理藩院照会俄国政府，希望为和平做最后的努力，希望俄方马上停止侵略行为，并归还逃犯根特木尔，否则，大清将以武力伐之。但沙俄对清政府的劝阻不以为意，甚至继续增派侵略兵力，沙皇米哈伊洛维奇海从西伯利亚抽调了一千多名侵略军增援雅克萨，并指派托尔布津为雅克萨统领，希望能在最短的时间内再次占领雅克萨，妄图将我国雅克萨划入俄罗斯版图。
康熙二十四年（1685年）正月二十三日，为了彻底消除沙俄侵略，康熙帝命都统彭春赴瑷珲，为了彻底消除沙俄侵略，康熙命都统彭春赴瑷珲，负责收复雅克萨。
四月，清军约3000人在彭春统率下，携战舰、鸟枪、火炮和刀矛、盾牌等兵器，从瑷珲出发，分水陆两路向雅克萨开进，于五月二十二日抵达雅克萨城下，当即向侵略军头目托尔布津发出通牒。托尔布津恃巢穴坚固，有兵450人，炮3门，鸟枪300支，拒不从命。
清军于五月二十三日分水陆两路列营攻击。陆师布于城南，集战船于城东南，列炮于城北。二十五日黎明，清军发炮轰击，侵略军伤亡甚重，势不能支。托尔布津乞降，遣使要求在保留武装的条件下撤离雅克萨。经彭春同意后，俄军撤至尼布楚（今涅尔琴斯克）。清军赶走侵略军后，平毁雅克萨城，即行回师，留部分兵力驻守瑷珲，另派兵在瑷珲、墨尔根（今黑龙江嫩江）屯田，加强黑龙江一带的防务。
沙俄侵略军被迫撤离雅克萨后，贼心不死，继续拼凑兵力，图谋再犯。康熙二十四年（1685年）秋，莫斯科派兵600增援尼布楚。当获知清军撤走时，侵略军头目托尔布津率大批沙俄侵略军再次窜到雅克萨。俄军这一背信弃义的行为引起清政府的极大愤慨。次年初，康熙接到奏报，即下令反击。
七月二十四日，清军2000多人进抵雅克萨城下，将城围困起来，勒令沙俄侵略军投降。托尔布津不理。八月，清军开始攻城，托尔布津中弹身亡，改由杯敦代行指挥，继续顽抗。八月二十五日，清军考虑到沙俄侵略者死守雅克萨，必待援兵，且考虑隆冬冰合后，舰船行动、马匹粮秣等不便，于是在雅克萨城的南、北、东三面掘壕围困，在城西河上派战舰巡逻，切断守敌外援。
侵略军被围困，战死病死很多，826名侵略军，最后只剩66人。雅克萨城旦夕可下，俄国摄政王索菲亚急忙向清请求撤围，遣使议定边界。清答应所请，准许侵略军残部撤往尼布楚，这意味着雅克萨之战清军的胜利。
雅克萨之战清军获胜的原因主要有以下几点：
一是军事斗争与外交斗争相互配合，斗争有理、有利、有节。面对沙俄军队对中国黑龙江流域的不断侵略和蚕食，康熙帝本着先礼后兵的原则，曾多次与沙俄进行交涉，坚决要求沙俄军队停止侵略行径。当外交手段未能奏效时，才使用武力驱逐入侵者。
待军事上取得胜利之后，又通过外交手段来巩固军事斗争的胜利成果，使这场捍卫领土主权的斗争开展得有理有利有节，最终使沙俄不得不撤出雅克萨，承认中国在黑龙江流域的领土主权。由于这场斗争的性质是正义的，因而得到了黑龙江流域地区各族人民的大力支持，军民同仇敌忾，士气高昂，为战争的胜利提供了可靠的保障。
二是善于把握战机。沙俄侵占雅克萨，正是清廷忙于平定三藩之乱，无暇他顾之时，于是康熙帝暂时放弃使用武力，转而采取外交手段解决。待三藩平定后第二年，康熙帝即将以武力驱逐沙俄侵略者的问题提上议程，并在做好充分准备的基础上，先后两次出兵雅克萨，对入侵者给予了严厉的惩罚。后来卫拉特蒙古准噶尔部首领噶尔丹发动叛乱，清廷为避免两面作战，及时与沙俄签订了《中俄尼布楚条约》，从而结束了战争，以便有精力对付噶尔丹叛乱。
三是作战中善于扬长避短。清军根据侵占雅克萨的沙俄军队城坚炮利、但人数较少的特点，以及清军火器较弱，但人数较多的情况，主动扬长避短，不急于在敌炮火下发动强攻，而是在城周围挖壕，断其外援，作长期围困，使其炮火优势无从发挥，1年后粮弹消耗殆尽，因饿、病和作战而死者占90%以上。沙俄侵略军虽然选择了清朝三藩之乱的有利时机侵占雅克萨，而且又有城坚炮利等军事优势，但由于他们所进行的战争是非正义的侵略战争，因而遭到当地人民坚决反抗，加之沙俄侵略军入侵战线拉得过长，补给和后援都难以保障，很快就陷入四面楚歌的境地，失败也就成为其在所难免的结局。
雅克萨之战是一次正义之战，此战的胜利，是中国人民在辽阔的东北边界为保卫边防而进行的长期反复斗争的一次胜利，它挫败了沙俄跨越外兴安岭侵略中国黑龙江流域的企图，遏制了几十年来沙俄的侵略，使清东北边境在以后一个半世纪里基本上得到安宁。