吴王夫差在降服了越王勾践之后，便开始积极向中原争霸。吴王夫差首先攻打了陈国，之所攻打陈国，是由于夫差的父亲阖闾在征楚之时曾让陈国一同出兵，但陈国拒绝了阖闾的要求。因而，吴王夫差在败亡了越国之后，便率先进攻陈国，以报先君的仇怨。
陈国乃是处在吴楚间的一个小国，在此之前几经内乱与亡国，国力大衰。楚灵王曾经灭陈，后楚平王夺得楚国王位之后，为了缓合和各诸侯国之间的关系，遂又复立陈。吴国强大后，吴王阖闾曾召陈怀公入吴，陈怀公迫于压力，只好听命。随后，陈怀公被扣留在吴国，并最终客死在那里。陈湣公即位以后，陈国于鲁定公十四年（公元前496年）与楚国联合灭亡了顿国，吴王夫差则攻下了陈国三座城邑作为报复。
鲁哀公六年（公元前489年），吴国一再攻打陈国，楚国则决定派兵援陈。然而，楚昭王的突然离世，让楚国出兵未成。陈国当然难敌吴国的强大军事，最终只好臣服于吴国，成了吴国的附属国。
吴王夫差在击败陈国之后，又把矛头对准与陈国交好且毗邻的蔡国。蔡国国君由于惧怕吴国的强大军力，只好听从吴国的安排。无奈之下，蔡国只能把先君的坟墓迁走，国都也迁到了州来。
鲁哀公七年（公元前488年），吴国继续向北挺进，鲁、宋两国先后向吴屈服。吴国分别向鲁国和宋国征取了牛、羊、猪各一百头作为享宴品，其数量超过了两国向晋国纳贡的数量。第二年，鲁国攻打了臣服于吴的邾国，因而吴国又派兵进攻鲁国。吴军一路凯歌高奏，先后攻下了鲁国的武城与东阳，屯兵于泗水岸边。鲁国见吴军势盛，同时紧邻鲁国的齐国正称雄东方，声势浩大，鲁国遂与吴国结盟，共同将矛头对准强大的齐国，吴军这才从鲁国撤兵。
鲁哀公九年（公元前486年），吴国为了在征讨齐国时能够向北运兵，在邗筑城挖沟，使邗沟贯通了长江与淮水。次年，吴国联合了鲁国、邾国、郯国一同进攻齐国。齐国正好发生内乱，齐人杀死了齐悼公，并向联军发出了讣告。但是联军并没有立即撤军，直到吴国大将徐承率领的水军被齐军击败后才撤军。又过了一年，吴王夫差联合鲁哀公再次攻齐，这次吴军与鲁军进攻顺利，先后占领了齐国的博地和嬴地，与齐军在艾陵对峙。最后，双方在艾陵大战，齐军大败而归。吴军俘获了齐军的主帅，还夺取了革车八百辆，斩下了三千甲士的头颅，可谓是大获全胜。
鲁哀公十一年（公元前484年），在吴军大败齐军之前，越王勾践率领众臣到吴国，并向吴王朝贺必定大胜齐国归来。吴国上下则皆大欢喜，只有伍子胥一人心有忧虑，闷闷不乐。吴国军队得胜归来之后，越国君臣再次入吴，向吴王夫差祝贺大捷。越王勾践还带来许多礼品贡献给吴王夫差，吴王因此十分高兴。此时，只有伍子胥一人向吴王劝谏，说要提防勾践的用心。
但是，在大败了齐国之后，吴王夫差更加不可一世，高傲自满，看到越王勾践的卑乞行为，对越国不以为意。鲁哀公十二年（公元前483年），吴王与鲁哀公会盟，吴王要求鲁国继续旧盟，但是被鲁哀公拒绝。此外，吴王又派人召卫侯参加诸侯会议，但卫侯杀了吴王的使者后，与鲁国、宋国结盟，拒绝了与吴国的会盟。吴王夫差因此大为不满，遂派吴军包围了卫侯的住宅，最后在子贡的劝说下，吴王才最终撤兵。
这时的吴国已经鼎盛至极。原来称霸东方的齐国一再被吴军打败，实力不敢与吴军称雄，而宋、郑之间又不断相互攻讦，晋、楚又各自衰落自顾不暇，这就使吴国北上之后成为无人可以匹敌的霸主。于是，吴王夫差积极筹划诸侯会盟，争夺中原霸主地位。
鲁哀公十三年（公元前482年），吴国又开挖深沟，连通了与宋、鲁两国的边界，北接沂水，西连济水。同年，吴王夫差与鲁哀公、晋定公以及周王室的代表在黄池会盟。吴王夫差与晋定公为了在会盟上争夺歃血的顺序而相互较劲，然而此时从吴国国内传来了不好的消息，越国军队攻占了吴国的都城并杀了吴王夫差的儿子。吴王夫差为了封锁消息，便把知道这件事的七个亲信全部杀了。
此时的吴王正进退两难，犹豫不决，于是王孙雒劝吴王在歃血那天列万人军阵，以向晋国示威。晋定公在看到吴国的军阵之后，出于畏惧，让吴王夫差先歃血，使晋国盟主的地位再次动摇。会盟结束后，吴王夫差立即率兵归吴。吴军在路过宋国之时，放火烧了宋国的国都，以此向各诸侯国示威。
这次会盟是吴国强盛的顶点，吴国至此也盛极而衰，走向败亡。越王勾践在全面进攻吴国之前，就不断地向吴王夫差示弱，让吴王放松了警惕。同时，吴国国内的政治腐败，则加速了吴国由强盛转向衰败。越国不断贿赂吴国的太宰伯嚭，并让他在吴王面前给越国说好话。
与此同时，吴王夫差的淫乐好色也成为吴国败亡的重要因素。越王勾践投其所好，向吴王进献了越国的两名美女，一个名叫西施，一个名叫郑旦。吴王夫差见了西施的美色之后，十分高兴地说道：“勾践甘心将这样的绝色佳人送给我，真是忠心啊！”吴王被西施的美色所诱，动用了大量的人力和物力为她建造了一座姑苏台，吴王还与其天天饮酒作乐，不理政事，吴国也日益腐朽。最终，吴国从称霸中原的顶点直接跌落到亡国的地步，这正是吴王夫差错误决策的后果。
吴越争霸除了劳民伤财、生灵涂炭的恶果之外，也意外地推动了社会的进步。中国历史上的第一支海军，诞生于春秋时期。当时，地处江南常州附近的吴国，借着天然条件的便利，建立了自己的第一支水师，这就是中国后代海军的雏形。相较于当时北方以车战为主来说，水师具有更大的机动性和灵活性，因而往往在作战中具有更大的优势。
而吴国的水师建设，自太伯在此立国时就已经开始，而等王位传至第十九世孙寿梦之时，水军的力量已经相当强大。吴国的水军建设，既是出于自立于诸侯、争夺霸权的需要，也是受惠于其天然的地理条件：吴国其地位于长江中下游，河湖密布，水网交错，极易于行驶船只、训练水军。
但是，虽然中国的水军建设始于吴国，但到了吴王寿梦之时，拥有水师的国家并不仅有吴国一家，包括楚、越、齐等沿江或沿海的诸侯国也纷纷建立了自己的水上部队，只不过在这些诸侯国中，吴国的水军由于发展时间久、训练方法得当、造船技术也更为先进，因而在这些诸侯国中处于领先地位。吴国水军的优势，从其几次与他国交战的过程中就可以看出。因为这些诸侯国之间经常发生战争，战争的主要展开区域在长江中下游区域以及今天的山东、江苏一带。
在吴王夫差大败越王勾践的夫椒之战中，吴国制胜的关键是自己精良的水军。自吴王阖闾战死后，夫差发誓为其父报仇，加紧训练军队。而越王勾践听到这一消息，不顾大夫范蠡的劝阻，想先发制人，于是出兵攻打吴国。夫差闻讯后，调集国内全部水、陆精兵迎战。而双方的主战场则在夫椒，也即今江苏苏州西南太湖中的一个小岛。吴国水军训练有素，又抢占了有利地形，因而大败越军，乘胜占领越国都邑稽城。越王勾践身边只余五千将士，被吴军围困在会稽山不得动弹，最后只得向吴王俯首称臣。
因为吴、楚、越几国都位于长江流域，三国水师之间的往来作战还是主要依托长江以及其他一些小的内河流域为主，此时吴国的水上部队还只能称为水军，其作战范围真正延伸到海上则是在与东方强国齐的交战中。
与齐国的交战发生在吴王夫差当政之时，当时夫差正因为战胜越国而志得意满，想要进一步扩大自己的统治区域，又以为南面已经没有吴国的对手，于是将目光转向了齐国，引发了中国历史上的第一次海战。公元前485年，夫差以大夫徐承为主帅，分海、陆两军进攻齐国。徐承率军从长江口出发，沿着黄海海道直扑山东半岛。
关于这次战争的经过，存在不同说法，有人认为齐国当时并没有派军队从海上迎战；有人则坚持当时吴、齐两国的军队在黄海展开了激战，这次战争的最终结果是吴军因为长途跋涉、疲敝不堪而为齐国所击败。这次战争的意义十分重大，吴军出师远征，从长江口到山东半岛，海岸漫长，补给问题、医疗问题、军械维护问题等十分庞杂，这表明当时吴国的造船水平和航海能力已经达到了一定成就。
确实，按照《汉书艺文志》中收录的伍子胥的十篇《水战兵法》来看，吴国当时已经拥有了长十二丈、广一丈六尺，可容纳战士二十六人、舳舰三人、擢五人、操长矛勾斧四吏仆射各一人共九十一人的大船。而且伍子胥也仿照当时陆军的情况，为吴国水师建立了严密的编制。
而尤其值得一提的是，吴国在北上伐齐的过程中，为了水上行军的方便，修建了中国历史上第一条明确见于记载的运河，也即邗沟。
在春秋之前，长江和淮水之间是互相隔绝的，东南如吴、越等国和北方中原各国之间没有天然水道相连，对于以舟楫而非兵车为主要作战工具的吴国来说十分不便。因而吴王夫差决定开凿邗沟，以今天的扬州市西长江边为始，向东北方向开凿航道，沿途连缀湖泊，开挖水道，一直延伸到射阳湖，在淮安城北五里处与淮河连接。吴王原本的设想是，这样一来，便可避免由长江入海再由海入淮河的绕远奔波之苦，也可免于海上行军的风险。
虽然吴军进犯齐国之时最终还是选择了从海上行军，但不能否认当时夫差开凿此运河完全是出于军事目的。
吴国后来为越所灭，但其修建的邗沟却一直延续到了后世。隋朝大业年间，隋炀帝为了满足自己穷奢极欲、玩乐享受的欲望，下令“发淮南民十余万开邗沟，自山阳至扬江”，在吴王夫差的基础上进一步对邗沟进行修整扩大，在其北端的位置修建北神堰，用以调节湖水，隋炀帝进一步扩大邗沟旧道，使其南起江都，北至山阳。后来在邗沟的基础上，隋炀帝征调十万民夫进一步修建永济渠、通济渠，连接江南河，开通了举世闻名的京杭大运河，沟通了长江、钱塘江、淮河、海河、黄河五大水系之间的往来交通。
可以说，虽然吴王夫差开掘邗沟是出于军事的考虑，隋炀帝后来扩建这一人工运河也是为了满足自己南下江南的欲望，但不可否认的是，这条运河在中国的南北交通、经济往来甚至是国家统一的过程中都起到了巨大的作用，可以看做是军事推动社会进步的典型范例。