La primera gran batalla de la guerra mexicano-estadounidense tuvo lugar en Palo Alto, no lejos de la frontera entre Estados Unidos y México en Texas. Para mayo de 1846, una serie de escaramuzas había estallado en una guerra total. El general mexicano Mariano Arista puso sitio a Fort Texas, sabiendo que el general estadounidense Zachary Taylor Tendría que venir y romper el asedio: Arista luego colocó una trampa, eligiendo la hora y el lugar donde tendría lugar la batalla. Sin embargo, Arista no contó con la nueva "Artillería Voladora" estadounidense, que sería el factor decisivo en la batalla.
Al día siguiente, Arista lo intentaría de nuevo. Esta vez, tendió una emboscada a lo largo de un arroyo con una gran cantidad de vegetación densa: esperaba que la visibilidad limitada limitaría la efectividad de la artillería estadounidense. También funcionó: la artillería no fue un factor tan importante. Aun así, las líneas mexicanas no resistieron un asalto determinado y los mexicanos se vieron obligados a retirarse a Monterrey.
El general Taylor continuó su lenta marcha hacia el norte mexicano. Mientras tanto, el general mexicano Pedro de Ampudia había fortificado fuertemente la ciudad de Monterrey en previsión de un asedio. Taylor, desafiando la sabiduría militar convencional, dividió su ejército para atacar la ciudad desde dos lados a la vez. Las posiciones mexicanas fuertemente fortificadas tenían una debilidad: estaban demasiado separadas unas de otras para ofrecer apoyo mutuo. Taylor los derrotó uno a la vez, y el 24 de septiembre de 1846, la ciudad se rindió.
Después de Monterrey, Taylor empujó hacia el sur, llegando hasta un poco al sur de Saltillo. Aquí hizo una pausa porque muchas de sus tropas iban a ser reasignadas a una invasión separada planeada de México desde el Golfo de México. General mexicano Antonio Lopez de Santa Anna decidió un plan audaz: atacaría al debilitado Taylor en lugar de volverse para enfrentar esta nueva amenaza. La Batalla de Buena Vista fue una batalla feroz, y probablemente lo más cerca que estuvieron los mexicanos de ganar un gran compromiso. Fue durante esta batalla que el Batallón de San Patricio, una unidad de artillería mexicana compuesta por desertores del ejército estadounidense, primero se hizo un nombre.
Para el presidente estadounidense James Polk, el objetivo de la guerra era adquirir los territorios del noroeste de México, incluidos California, Nuevo México y mucho más. Cuando estalló la guerra, envió un ejército hacia el oeste bajo el mando del general Steven W. Tenga cuidado de asegurarse de que esas tierras estaban en manos estadounidenses cuando terminó la guerra. Hubo muchos pequeños enfrentamientos en estas tierras en disputa, ninguno de ellos a gran escala, pero todos ellos decididos y luchados. A principios de 1847, toda resistencia mexicana en la región había terminado.
En marzo de 1847, los Estados Unidos abrieron un segundo frente contra México: aterrizaron cerca de Veracruz y marcharon hacia la Ciudad de México con la esperanza de terminar la guerra rápidamente. En marzo, general Winfield Scott supervisó el desembarco de miles de tropas estadounidenses cerca de Veracruz en la costa atlántica de México. Inmediatamente puso sitio a la ciudad, usando no solo sus propios cañones sino también un puñado de armas masivas que tomó prestadas de la armada. El 29 de marzo, la ciudad había visto suficiente y se rindió.
El general mexicano Antonio López de Santa Anna se había reagrupado después de su derrota en Buena Vista y marchó con miles de soldados mexicanos decididos hacia la costa y los estadounidenses invasores, cavó en Cerro Gordo, o "Fat Hill", cerca Xalapa Era una buena posición defensiva, pero Santa Anna ignoró tontamente los informes de que su flanco izquierdo era vulnerable: pensó que los barrancos y el denso chaparral a su izquierda hacían imposible que los estadounidenses atacaran desde allí. El general Scott explotó esta debilidad, atacando desde un sendero que atravesó rápidamente la maleza y evitó la artillería de Santa Anna. La batalla fue una derrota: el propio Santa Anna fue casi asesinado o capturado más de una vez y el ejército mexicano se retiró en desorden a la Ciudad de México.
El ejército estadounidense bajo el mando del general Scott se dirigió inexorablemente tierra adentro hacia la Ciudad de México. Las siguientes defensas serias se establecieron alrededor de la ciudad misma. Después de explorar la ciudad, Scott decidió atacarla desde el suroeste. El 20 de agosto de 1847, uno de los generales de Scott, Persifor Smith, detectó una debilidad en las defensas mexicanas: el general mexicano Gabriel Valencia se había dejado expuesto. Smith atacó y aplastó al ejército de Valencia, allanando el camino para la victoria estadounidense en Churubusco más tarde ese mismo día.
Con la fuerza de Valencia derrotada, los estadounidenses volvieron su atención a la puerta de la ciudad en Churubusco. La puerta fue defendida de un antiguo convento fortificado cercano. Entre los defensores estaba el Batallón de San Patricio, la unidad de desertores católicos irlandeses que se había unido al ejército mexicano. Los mexicanos pusieron una defensa inspirada, especialmente la de San Patricio. Sin embargo, los defensores se quedaron sin municiones y tuvieron que rendirse. Los estadounidenses ganaron la batalla y estaban en posición de amenazar a la ciudad de México.
Después de que se rompió un breve armisticio entre los dos ejércitos, Scott reanudó las operaciones ofensivas el 8 de septiembre de 1847, atacando una posición mexicana fuertemente fortificada en Molino del Rey. Scott le asignó al general William Worth la tarea de tomar el antiguo molino fortificado. A Worth se le ocurrió un muy buen plan de batalla que protegía a sus soldados de los refuerzos de caballería enemiga mientras atacaba la posición desde dos lados. Una vez más, los defensores mexicanos dieron una valiente lucha pero fueron invadidos.
Con el Molino del Rey en manos estadounidenses, solo había un importante punto fortificado entre el ejército de Scott y el corazón de la Ciudad de México: un fortaleza en la cima del cerro Chapultepec. La fortaleza también era la Academia Militar de México y muchos de los jóvenes cadetes lucharon en su defensa. Después de un día golpeando a Chapultepec con cañones y morteros, Scott envió grupos con escalas para asaltar la fortaleza. Seis cadetes mexicanos lucharon valientemente hasta el final: el Niños Héroes, o "Hero boys" son honrados en México hasta el día de hoy. Una vez que cayó la fortaleza, las puertas de la ciudad no estaban muy atrás y al anochecer, el general Santa Anna había decidido abandonar la ciudad con los soldados que le quedaban. La ciudad de México pertenecía a los invasores y las autoridades mexicanas estaban listas para negociar. El tratado de Guadalupe Hidalgo aprobado en mayo de 1848 por ambos gobiernos, cedió vastos territorios mexicanos a los Estados Unidos, incluidos California, Nuevo México, Nevada y Utah.