Cuối tháng 12 năm 1075, Lý Thường Kiệt thống lĩnh 6 vạn quân từ Vĩnh An (Móng Cái) dùng thuyền ngày đêm vượt biển tiến về Khâm Châu. Quân ta lần lượt đánh chiếm Khâm Châu, Liêm Châu rồi tiến về Ung Châu. Trên đường tiến binh, Lý Thường Kiệt cho phân phát “Phạt Tống lộ bố văn”, lên án sự bóc lột hà khắc của nhà Tống, công bố mục đích cứu dân của cuộc tiến quân, xác định thái độ phân biệt quốc thổ, không phân biệt chúng dân, kêu gọi dân chúng chớ mang lòng sợ hãi.
Quân ta đã tiến hành công phá thành Ung Châu trong 42 ngày đêm, và đến ngày 1 tháng 3 năm 1076 đã tiêu diệt hoàn toàn quân Tống ở thành này. Đồng thời, ta còn chặn đánh tan một vạn binh mã của giặc đến ứng cứu tại Côn Luân quan. Sau đó, quân ta tiêu hủy các kho lương thực, vũ khí và lấy đá lấp sông nhằm ngăn chặn sự vận chuyển của địch. Khi triều đình nhà Tổng còn bất ngờ chưa kịp điều viện binh, ta rút về và xây dựng phòng tuyến sông Như Nguyệt để chặn giặc. Như vậy, nhà Lý đã hoàn thành nhiệm vụ chiến lược của thời kỳ đầu chiến tranh trước khi chiến tranh chính thức nổ ra.
Dự kiến địch sẽ hợp quân ở tuyến sông Như Nguyệt, triều đình đã huy động hàng vạn dân phu tập trung ở vùng Thiền Đức để xây dựng chiến tuyến nhằm ngăn chặn bước tiến của bộ binh và kỵ binh địch. Phía nam sông Như Nguyệt, Lý Thường Kiệt cho đắp lũy dọc sông. Phía ngoài lũy, mặt giáp sông được đóng cọc tre làm dậu dày đặc và dưới bãi sông còn tạo những hồ chông ngầm xen kẽ nhau.
Chiến tuyến được xây dựng theo thế hoành trận kéo dài từ mỏm núi Đền thuộc dãy Tam Đảo chạy dọc bờ nam sông Như Nguyệt thẳng sang hướng đông qua sông Lục Đầu (Phả Lại), nối vào sườn núi Ông Sư của dải Yên Tử. Chiến tuyến dài khoảng 30 cây số được xây dựng đứt đoạn. Những nơi địch có khả năng vượt sông, quân ta đều xây dựng chiến lũy kiên cố. Ở những nơi này, ngoài lực lượng bộ binh tinh nhuệ phòng ngự còn có thủy binh được tổ chức thành những thủy đội nhỏ, trang bị các chiến thuyền nhẹ thường xuyên tuần tra, sẵn sàng tiêu diệt các toán quân địch vượt sông đi do thám và triệt phá các phương tiện vượt sông của địch.
Chiến tuyến Như Nguyệt cùng với hệ thống đồn ải ở phía bắc như Quang Nguyên, Ôn Châu, Quảng Lang, Tô Mậu, Vĩnh An, ải Quyết Lý, Giáp Khẩu, Động Giáp và lực lượng thủy quân bố trí trên sông Đông Kênh, tất cả hợp lại thành thế trận phòng ngự vừa có chính diện rộng vừa có chiều sâu. Từ thế trận phòng ngự từng khu vực kết hợp với phòng ngự chiến tuyến, ta có thể phát huy được sức mạnh của các lực lượng vũ trang trong cả phòng ngự cũng như tiến công để đánh bại chiến lược “đánh nhanh, thắng nhanh” của quân Tống.
Để chiến thắng địch trên trận tuyến Như Nguyệt, nhà Lý đã chia binh thành từng vệ và từng quân, đóng thành từng trại dọc chiến lũy. Tại những nơi quan trọng đều được bố phòng chặt chẽ và tập trung nhiều quân hơn. Một đạo thủy quân lớn do Lý Kế Nguyên chỉ huy được phái ra vùng biển Đông Bắc để chặn đánh địch.
Tại phòng tuyến Như Nguyệt, lực lượng ta có hơn 6 vạn quân được tổ chức thành hai khối, khối bộ binh và khối thủy binh. Khối bộ binh có khoảng 4 vạn quân do Lý Thường Kiệt trực tiếp chỉ huy, bố trí trên tuyến sông Như Nguyệt có chiều sâu đến Tiên Sơn, Từ Sơn và kinh thành Thăng Long. Khối thủy binh do hoàng tử Hoằng Chân và Chiêu Văn chỉ huy khoảng 2 vạn quân và 400 chiến thuyền, mai phục địch tại Vạn Lý (Phả Lại).
Khối thủy binh này còn có nhiệm vụ bảo vệ chiến tuyến, tiến công địch khi có thời cơ và sẵn sàng cơ động ra Đông Kênh chi viện khi cần thiết. Nhiệm vụ chủ yếu của lực lượng phòng, chiến lược này là khi địch đã bị chặn trước phòng tuyến xưa là không còn khả năng tiếp tục tiến công, buộc phải dừng lại điều chỉnh lực lượng hoặc chuyển sang phòng ngự thì quân ra nhanh chóng chuyển sang phản công, tiến công vào hai bên sườn để tiêu diệt hoàn toàn quân địch, giành thắng lợi quyết định. Đây chính là chiến lược kiên thủ chờ suy - hoàn kích phù hợp với thời kỳ đầu chiến tranh của người Việt nhằm chống lại đội quân xâm lược mạnh. Cuối năm 1076, nhà Lý đã hoàn tất mọi công tác chuẩn bị chiến đấu, sẵn sàng chờ đánh địch.
Nhờ thực hiện thắng lợi các nhiệm vụ chiến lược thời kỳ đấu chiến tranh nên khi 30 vạn quân Tống do Quách Quỳ và Triệu Tiết thống lĩnh kéo sang vào tháng 1 năm 1077, nhà Lý đã đón đánh địch trong tư thế hoàn toàn chủ động chiến lược. Và sau những trận quyết chiến hết sức quyết liệt trên phòng tuyến sông Như Nguyệt cùng những chiến công oanh liệt trên các hướng khác, nhà Lý đã buộc quân xâm lược Tống phải chấp nhận yêu cầu “hạ chiếu, rút đại binh về”. Cuộc kháng chiến chống Tống lần thứ hai thắng lợi hoàn toàn.
