План Наполеона состоял в следующем: из состава «Великой армии» (492 тыс. пехоты, 96 тыс. кавалерии, 20 тыс. сапёров, осадного парка и др.) свыше 440 тыс. чел. находились в первой линии у русской границы; остальные войска (свыше 160 тыс. чел.) располагались в резерве между Вислой и Одером. Свои главные силы Наполеон сосредоточил в трёх группах: левая под его непосредственным командованием (218 тыс. чел.), центральная под командованием вице-короля Италии Э. Богарне (82 тыс. чел.) и правая под командованием вестфальского короля Жерома Бонапарта (78 тыс. чел.). Эти войска должны были охватывающими ударами окружить и уничтожить по частям 1-ю и 2-ю русскую армии. На левом фланге в районе Риги действовал прусско-французский корпус Ж. Макдональда (32,5 тыс. чел.) и на правом фланге — австрийский корпус К. Шварценберга (34 тыс. чел.) против 3-й армии.
В ночь на 12(24) июня 1812 наполеоновская армия без объявления войны перешла русскую границу на р. Неман в районе Ковно (Каунаса). Александр I предпринял попытку остановить военные действия и избежать войны. С этой целью 14(26) июня он послал из Вильно (Вильнюса) на французские аванпосты генерала-адъютанта А. Д. Балашова со своим личным письмом к Наполеону. Однако миссия Балашова окончилась неудачей. Русское командование, руководствуясь принятым ранее решением, 13(25) июня начало отвод войск в глубь страны, 1-я армия вышла из-под удара, который Наполеон намеревался нанести ей в районе Вильно и 26 июня (8 июля) достигла Дрисского лагеря. Однако намеченную по плану Фуля оборонительно-наступательную операцию пришлось отменить, т.к. позиция у Дриссы оказалась неудачной, а 2-я армия не могла своевременно подойти в намеченный район для взаимодействия с 1-й армией. 2(14) июля 1-я армия покинула Дрисский лагерь и начала отход на Витебск, выделив для прикрытия петербургского направления корпус генерала П. X. Витгенштейна (свыше 20 тыс. чел.). Александр 1, находившийся при 1-й армии и, согласно «Учреждению для управления Большой действующей армией», являвшийся главнокомандующим, видя провал одобренного им плана Фуля и не желая брать на себя ответственность за неизбежное дальнейшее отступление, 6(18) июля в Полоцке покинул армию, не назначив преемника. Функции главнокомандующего, по должности военного министра, выполнял Барклай-де-Толли, который, получив сведения, что 2-я армия не может выйти к Витебску, с арьергардными боями (у Витебска и Островны) отвёл 1-ю армию к Смоленску [20 июля (1 августа)]. 2-я армия генерала Багратиона отходила сначала на Минск, затем на Несвиж — Бобруйск, ведя упорные арьергардные бои с превосходящими силами противника (у населённых пунктов Мир и Романов), пытавшегося её окружить и уничтожить. Попытка прорыва 2-й армии через Могилёв на соединение с 1-й армией не удалась [бой у Салтановки 11(23) июля], но Багратион, завершив искусно проведённый отступательный маневр, отошёл к Смоленску через Мстиславль и 22 июля (3 августа) соединился с 1-й армией. В обеих армиях насчитывалось 120 тыс. чел. против 200 тыс. в главных силах Наполеона.
Активные действия русских войск на флангах сковали значит. силы наполеоновской армии (до 115 тыс. чел.), 3-я армия нанесла у Кобрина поражение корпусу Ж. Ренье, направленному в помощь Шварценбергу, а затем сковала корпуса Шварценберга и Ренье на Волыни. 19(31) июля на соединение с 3-й армией из Молдавии выступила Дунайская армия адмирала П. В. Чичагова. Выделенный Наполеоном для наступления на петербургском направлении корпус Ш. Удино 14(26) июля занял Полоцк, но в бою у Клястиц 18—20 июля (30 июля — 1 августа) потерпел поражение и отошёл к Полоцку. Наполеону пришлось направить сюда также корпус Г. Сен-Сира. Корпус Макдональда был скован под Ригой. Первоначальный план Наполеона окружить и разбить по частям русской армии был сорван, а его войска понесли значительные потери в людях и конском составе; дисциплина упала, распространилось мародёрство. Затруднения со снабжением вынудили Наполеона 17—18(29—30) июля остановить армию на 7—8 дней для отдыха в районе от Велижа до Могилёва.
Барклай-де-Толли, подчиняясь давлению со стороны царя, требовавшего активных действий, решил нанести удар на Рудню и Поречье и, воспользовавшись разбросанностью войск противника, попытаться прорвать их центр, а затем разбить по частям др. силы. Однако, вследствие разногласий между командующими и неуверенности Барклая-де-Толли в успехе, благоприятный момент был упущен. Тем временем Наполеон внезапно переправился через Днепр, угрожая захватом Смоленска, и русские армии начали поспешный отход. Упорная оборона дивизии генерала Д. П. Неверовского 2(14) августа под Красным позволила русским войскам успеть занять оборону под Смоленском. В упорном Смоленском сражении 1812 4—6(16—18) августа русские войска мужественно сражались против превосходящих сил врага, однако всё же были вынуждены оставить город. Отразив в бою при Валутиной Горе 7(19) августа попытку противника окружить 1-ю армию, русские войска отошли к Дорогобужу.
Вторжение иноземных захватчиков вызвало патриотический подъём среди различных слоев русских и др. народов России. К началу осени 1812 развернулось партизанское движение в Отечественной войне 1812. Рус. крестьяне начали активную борьбу с захватчиками. Патриотизм русского народа проявился также в связи с формированием народного ополчения в Отечественной войне 1812. Крепостное крестьянство надеялось после победы над внешним врагом добиться освобождения и от крепостной зависимости.
Хотя действия Барклая-де-Толли были правильными, непрерывное отступление вызвало всеобщее недовольство. Некоторые даже обвиняли Барклая-де-Толли в измене. Это вынудило Александра I 8(20) августа назначить главнокомандующим всеми действующими армиями генерала М. И. Кутузова, имя которого было особенно популярно в связи с его победами над Турцией и заключением почётного и крайне необходимого для России Бухарестского мирного договора 1812. Кутузов прибыл в армию и принял командование 17(29) августа, когда Барклай-де-Толли, наконец, решил дать противнику генеральное сражение у Царёва Займища. Найдя эту позицию невыгодной, а силы армии недостаточными для генерального сражения, Кутузов отвёл войска дальше на В. на несколько переходов для соединения с подходящими резервами и остановилося у села Бородина, где он решил преградить наполеоновской армии путь к Москве. Прибывшие резервы под командованием генерала М. А. Милорадовича, московские и смоленское ополчения позволили довести силы русской армий до 132 тыс. чел. (в т. ч. 21 тыс. ополченцев и 7 тыс. казаков) при 624 орудиях. Наполеон располагал 135 тыс. чел. при 587 орудиях. 26 августа (7 сентября) произошло Бородинское сражение 1812, которое началось с рассветом и закончилось в сумерки. Ожесточённое кровопролитное сражение, проходившее в основном в форме фронтальных атак наполеоновских войск на русские укрепленные позиции (Семеновские флеши и батарея Раевского), не решило задач, поставленных Наполеоном (уничтожить русскую армию) и Кутузовым (преградить путь к Москве). Наполеоновская армия, потерявшая 58 тыс. чел. (по французским данным — 30 тыс. чел.), была серьёзно ослаблена. Поздно ночью Кутузов, получив сведения о потерях русской армии (44 тыс. чел.), отказался от мысли возобновить сражение утром и приказал отступать. Русская армия, продемонстрировавшая непоколебимую стойкость и героизм и не утратившая боеспособности, начала отход к Москве, чтобы у её стен, получив подкрепление, снова дать бой противнику. Однако надежды Кутузова на получение подкреплений не оправдались, а выбранная генералом Л. Л. Беннигсеном позиция под Москвой оказалась крайне невыгодной. 1(13) сентября Кутузов собрал в Филях военный совет. Чтобы сохранить силы армии и дождаться подхода резервов, Кутузов приказал оставить Москву без боя, что было выполнено 2(14) сентября. В первый же день вступления войск Наполеона в Москву в городе начались пожары, продолжавшиеся до 6(18) сентября и опустошившие 2/3 города. Кутузов, совершив искусный фланговый марш-манёвр и переведя армию с Рязанской дороги на Калужскую (см. Тарутинский маневр 1812), остановился в Тарутинском лагере, прикрыв южные районы России и развернув интенсивную подготовку к переходу в наступление. Наполеоновская армия испытывала всё возрастающие трудности от усиливавшейся «малой войны» — смелых операций армейских партизанских отрядов, созданных Кутузовым, и крестьянских партизанских отрядов, обложивших наполеоновские войска в Москве и нарушавших их снабжение. Критическое положение заставило Наполеона послать в ставку русского главнокомандующего генерала Ж. А. Лористона с мирными предложениями, адресованными Александру I. Кутузов отверг предложения о мире или перемирии, заявив, что война только начинается и не будет прекращена до тех пор, пока враг не будет изгнан с русской земли. В Тарутине главнокомандующий завершил разработку плана окружения и разгрома наполеоновских войск в междуречье Западной Двины и Днепра силами армии адмирала Чичагова и корпуса генерала Витгенштейна во взаимодействии с главными силами под своим непосредственным руководством. 8(20) октября Витгенштейн выбил противника из Полоцка — важного стратегического пункта в тылу наполеоновской армии. 6(18) октября русские войска нанесли сильный удар по авангарду И. Мюрата на р. Чернишне (севернее Тарутина), что положило начало разгрому наполеоновской армии. Известие о поражении французских войск на р. Чернишне ускорило решение Наполеона об отступлении из Москвы, которое началось вечером 6(18) октября 10(22) октября передовые отряды русских войск вступили в освобожденную Москву. Попытка Наполеона пробиться в южные районы страны окончилась неудачей. Русские войска, преградив противнику путь у Малоярославца 12(24) октября, вынудили его повернуть на разорённую Смоленскую дорогу. Теперь Наполеон, осознав крах своих завоевательных планов, всячески избегал решительного сражения, которое навязывало ему русское командование. В главных силах русской армии насчитывалось 110—120 тыс. чел. Армия Чичагова после соединения с армией Тормасова имела около 60 тыс. чел. Корпус Витгенштейна был усилен до 50 тыс. чел. Чичагов оттеснил войска Шварценберга за Южный Буг, а затем, оставив против него корпус генерала Ф. В. Сакена, 18(30) октября с 30 тыс. чел. двинулся на Минск. Тем временем Кутузов организовал параллельное преследование отступающих наполеоновских войск: с тыла их теснили казачьи полки атамана М. И. Платова, южнее Смоленской дороги двигались сильный отряд генерала М. А. Милорадовича (2 пехотных и 2 кавалерийских корпуса), летучие отряды А. П. Ожаровского, Д. В. Давыдова и севернее дороги — отряды П. В. Голенищева-Кутузова, П. М. Волконского и др. Отходившие наполеоновские войска подвергались непрерывным атакам казачьих и партизанских летучих отрядов. Из-за бескормицы в армии Наполеона начался массовый падёж лошадей, вынуждавший противника бросать свою артиллерию. 22 октября (3 ноября) войска Милорадовича и Платова нанесли поражение французскому арьергарду Л. Даву под Вязьмой. Под угрозой окружения Наполеон был вынужден оставить Смоленск, а вскоре потерпел крупное поражение в сражении под Красным 3—6 (15—18) ноября, в котором был разгромлен арьергард М. Нея. За месяц боев русские войска захватили 90 тыс. пленных и свыше 500 орудий. В ноябре начались холода, плохо одетые и голодные наполеоновские солдаты всё более теряли боеспособность, её сохраняли ещё лишь гвардия и присоединившиеся к гл. силам корпуса К. Виктора и Г. Сен-Сира. Из уцелевших солдат главных сил «Великой армии» (около 75 тыс.) в строю было около 40 тыс. чел., остальные представляли собой деморализованную массу. Развязка наступила на р. Березине, где сомкнулось кольцо стратегического окружения наполеоновской армии. Несмотря на трудности координации боевых действий нескольких русских армий и корпусов, разделённых значительным пространством, неточное исполнение директив главнокомандующего со стороны Чичагова и Витгенштейна и их неумение разгадать отвлекающие манёвры Наполеона, Кутузову удалось нанести наполеоновским войскам сокрушительное поражение. После переправы через Березину 14—16(26—28) ноября. «Великая армия» перестала существовать как организованная боевая сила, потеряв только пленными около 30 тыс. чел. 23 ноября (5 декабря) в Сморгони Наполеон, передав командование Мюрату, уехал в Париж. 28 ноября (10 декабря) русские войска заняли Вильно, где русская армия, также во время наступления страдавшая от холода и недостатка продовольствия и понёсшая значительные потери (свыше 80 тыс. чел.), остановилась на отдых. 14(26) декабря остатки «Великой армии» (около 30 тыс. чел., из них в строю 1 тыс.) перешли Неман. За время О. в. наполеоновская армия потеряла до 550 тыс. чел. Уцелели лишь фланговые корпуса Макдональда и Шварценберга. 21 декабря 1812 (2 января 1813) Кутузов в приказе по армии поздравил войска с изгнанием врага из пределов России и призвал их «довершить поражение неприятеля на собственных полях его».