大業元年正月初，劉方軍隊近萬人乘坐數百艘戰艦到達林邑出海口。
林邑國王梵誌正率軍應對北麵的隋軍，這次猝然遇襲，措不及防，倉促應戰，阻擊軍隊立刻被劉方擊敗。梵誌兵敗逃走，又命麾下分兵把守各處要道，阻擊劉方。
這時梵誌麾下有人獻計，隋軍強大，不可力敵，可誘敵深入，以象兵破之。
劉方一路追擊潰逃的梵誌，主力渡過闍黎江（今越南中部日麗河）。而此時林邑增援的士兵乘坐巨象，從四麵八方攻來。
隋軍多是北方人，根本沒有見過能夠征戰大象，雙方剛一接戰，劉方所部便遭遇失利。劉方眼看大象皮糙肉厚，難以一戰，便命人挖了許多坑，用草蓋上，作為陷阱。
劉方讓士兵向林邑軍隊發起挑戰，兩軍交戰，隋軍佯作戰敗不敵，立刻向後退去。林邑士兵得勝，便趁機追擊隋軍。他們乘坐的大象很多陷入坑被絆倒，於是林邑士兵非常驚恐，軍隊大亂。
劉方立刻命埋伏好的士兵用弩射擊大象，大象受傷驚懼，立即四散逃跑，根本無法約束，因此將林邑軍的陣勢踐踏擾亂。劉方趁機用精兵繼續進攻，林邑軍大敗，被俘殺者超過萬餘人。
敵軍一路敗退，潰敗百裏。隋軍一路追擊，曆區粟（今越南廣治省廣治河與甘露河合流處）、六裏，前後數戰，每戰必捷，遂至大緣江（今越南中部香江）。
此時林邑人對於隋軍，根本無計可施。他們集中兵力沿江據守，不過卻沒太多長進，還是使用老方法，立柵據險，與隋軍對抗。對於破除這種江邊的立柵，隋軍已富有經驗，因此並不困難的又擊敗了對方，渡過了大緣江。
劉方率軍追擊，屢戰屢勝，追過了馬援銅柱以南，用了八就打到林邑的國都典衝城。三月，屢戰屢敗的梵誌放棄了都城，逃到了海上。劉方率軍入城，繳獲用金子鑄成的廟主牌位十八枚。
楊廣聞詢大喜，此乃其登基之後第一次開疆拓土之功，因此楊廣不準備見好就收，而是下令在林邑故地上設置三州十二縣，使其永為中國之土。
正常情況下，隋軍大勝，此戰便也結束了。不過劉方所部都是北方人，肯定不能在此長居，因此劉方乃刻石立碑，記錄了這次征伐的功績，爾後帶著戰利品返回。
朝廷又安排劉方的司馬李綱，率領嶺南本地的士兵，前來接手林邑，處置林邑被占領後的事務。
南土炎熱多雨，北方士卒，包括劉方本人在內，都不能適應此種特殊氣候，士卒多患腳腫，死者十之四五。而劉方到了交趾，也患病死於途鄭
劉方一死，軍心渙散。
而隋軍主力撤後，林邑王梵誌則趁機卷土重來，趕走了留守的隋軍，重占國土。至此，劉方數年攻伐林邑之成果，毀於一旦。
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