吴军多是步兵，利于险阻；汉军多是车骑，利于平地。战事在淮北平地进行，吴军居于不利地位。梁国又坚守睢阳（今河南商丘南），吴军无法越过。吴军北至下邑（今安徽砀山境），周亚夫军营求战。结果吴军一败涂地，士卒多饥死叛散。周亚夫派精兵追击，吴王濞率败卒数千遁走，退保长江以南的丹徒（今江苏镇江）。汉遣人策动吴军中的东越人反吴。东越人杀吴王濞。楚王戊也军败自杀。吴楚叛乱起于正月，三月即告结束。
在齐地，胶西等王国兵围临淄，三月不下。汉将栾布率军进逼，胶西、胶东、淄川、济南诸王或自杀，或伏诛。齐王将闾为汉守城有功，但是他曾拟夺帝位，后来又参与了七国之乱的策划，特别是在被围困时又与胶西王等通谋，因此不能见容于汉，被迫自杀。在赵地，赵王遂撤兵坚守邯郸，郦寄攻之不下。匈奴人知道吴楚兵败，也不肯入汉边助赵。栾布平定齐地诸国后，还军与郦寄共同引水灌邯郸城。邯郸城破，赵王遂自杀。
吴楚七国之乱在三个月内全部平息，同姓诸侯王的势力受到致命打击。景帝趁势收夺各诸侯国的边郡，归朝廷所有；同时取消了王国自行任命官吏和征收赋税的特权，削减了王国的属官，王国的丞相改称为相，国相还负有监察王的使命；规定诸侯王不得治理民政，只能“衣食租税”，即按朝廷规定的数额收取该国的租税作为俸禄。王国的地位已与汉郡无异。
七国之乱的平定，在很大程度上缓解了汉高祖分封子弟为国所引起的矛盾，并为汉武帝以“推恩令”进一步解决藩国问题，创造了必要的条件。