A primeira grande batalha da guerra mexicano-americana ocorreu em Palo Alto, não muito longe da fronteira EUA / México no Texas. Em maio de 1846, uma série de escaramuças havia entrado em guerra total. O general mexicano Mariano Arista sitiou Fort Texas, sabendo que o general americano Zachary Taylor Teria que vir e acabar com o cerco: Arista então colocou uma armadilha, escolhendo a hora e o local da batalha. Arista, no entanto, não contou com a nova "artilharia voadora" americana, que seria o fator decisivo na batalha.
No dia seguinte, Arista tentaria novamente. Dessa vez, ele fez uma emboscada ao longo de um leito de riacho com muita vegetação densa: esperava que a visibilidade limitada limitasse a eficácia da artilharia americana. Funcionou também: a artilharia não era um fator tão importante. Ainda assim, as linhas mexicanas não resistiram a um ataque determinado e os mexicanos foram forçados a recuar para Monterrey.
O general Taylor continuou sua lenta marcha para o norte mexicano. Enquanto isso, o general mexicano Pedro de Ampudia havia fortalecido fortemente a cidade de Monterrey, na expectativa de um cerco. Taylor, desafiando a sabedoria militar convencional, dividiu seu exército para atacar a cidade de dois lados ao mesmo tempo. As posições mexicanas fortemente fortificadas tinham uma fraqueza: estavam muito afastadas uma da outra para oferecer apoio mútuo. Taylor os derrotou um de cada vez e, em 24 de setembro de 1846, a cidade se rendeu.
Depois de Monterrey, Taylor empurrou para o sul, chegando até um pouco ao sul de Saltillo. Aqui ele parou porque muitas de suas tropas seriam transferidas para uma invasão planejada separada do México do Golfo do México. General mexicano Antonio Lopez de Santa Anna decidiu um plano ousado: atacaria Taylor enfraquecido em vez de se virar para enfrentar essa nova ameaça. A Batalha de Buena Vista foi uma batalha feroz, e provavelmente o mais próximo que os mexicanos chegaram de vencer um grande compromisso. Foi durante essa batalha que o Batalhão de São Patrício, uma unidade de artilharia mexicana composta por desertores do exército americano, fez seu nome.
Para o presidente americano James Polk, o objetivo da guerra era adquirir os territórios do noroeste do México, incluindo Califórnia, Novo México e muito mais. Quando a guerra começou, ele enviou um exército para o oeste, sob o comando do general Steven W. Kearny para garantir que essas terras estivessem em mãos americanas quando a guerra terminou. Havia muitos pequenos compromissos nessas terras contestadas, nenhum deles em larga escala, mas todos eles determinados e árduos. No início de 1847, toda a resistência mexicana na região havia terminado.
Em março de 1847, os EUA abriram uma segunda frente contra o México: desembarcaram perto de Veracruz e marcharam sobre a Cidade do México na esperança de acabar com a guerra rapidamente. Em março, Geral Winfield Scott supervisionou o desembarque de milhares de tropas americanas perto de Veracruz, na costa atlântica do México. Ele prontamente sitiou a cidade, usando não apenas seus próprios canhões, mas também um punhado de armas maciças que ele emprestou da marinha. Em 29 de março, a cidade havia visto o suficiente e se rendeu.
O general mexicano Antonio López de Santa Anna se reagrupou após sua derrota em Buena Vista e marchou com milhares de determinados soldados mexicanos em direção à costa e aos americanos invasores, ele cavou em Cerro Gordo, ou "Fat Hill", perto Xalapa. Era uma boa posição defensiva, mas Santa Anna ignorou tolamente os relatos de que seu flanco esquerdo era vulnerável: ele pensou que os barrancos e o denso chaparral à sua esquerda tornavam impossível para os americanos atacarem de há. O general Scott explorou essa fraqueza, atacando a partir de uma trilha cortada apressadamente pela mata e evitando a artilharia de Santa Anna. A batalha foi uma derrota: o próprio Santa Anna quase foi morto ou capturado mais de uma vez e o exército mexicano recuou em desordem para a Cidade do México.
O exército americano, sob o comando do general Scott, avançou inexoravelmente para o interior, em direção à Cidade do México. As próximas sérias defesas foram colocadas em torno da cidade. Depois de explorar a cidade, Scott decidiu atacá-la pelo sudoeste. Em 20 de agosto de 1847, um dos generais de Scott, Persifor Smith, detectou uma fraqueza nas defesas mexicanas: o general mexicano Gabriel Valencia havia se deixado exposto. Smith atacou e esmagou o exército de Valência, abrindo caminho para a vitória americana em Churubusco no final do mesmo dia.
Com a força de Valência derrotada, os americanos voltaram sua atenção para o portão da cidade de Churubusco. O portão foi defendido de um antigo convento fortificado nas proximidades. Entre os defensores estava o Batalhão de St. Patrick, a unidade de desertores católicos irlandeses que havia se juntado ao exército mexicano. Os mexicanos fizeram uma defesa inspirada, especialmente o St. Patrick's. Os defensores ficaram sem munição e tiveram que se render. Os americanos venceram a batalha e estavam em posição de ameaçar a própria Cidade do México.
Depois de um breve armistício entre os dois exércitos, Scott retomou as operações ofensivas em 8 de setembro de 1847, atacando uma posição mexicana fortemente fortificada em Molino del Rey. Scott designou o general William Worth a tarefa de tomar o velho moinho fortificado. Worth apresentou um plano de batalha muito bom, que protegeu seus soldados dos reforços da cavalaria inimiga enquanto assaltava a posição de dois lados. Mais uma vez, os defensores mexicanos lutaram bravamente, mas foram vencidos.
Com o Molino del Rey nas mãos americanas, havia apenas um grande ponto fortificado entre o exército de Scott e o coração da Cidade do México: um fortaleza no topo da colina de Chapultepec. A fortaleza também era a Academia Militar do México e muitos dos jovens cadetes lutaram em sua defesa. Depois de um dia golpeando Chapultepec com canhões e morteiros, Scott enviou grupos com escadas de escalada para invadir a fortaleza. Seis cadetes mexicanos lutaram bravamente até o fim: o Niños Héroes, ou "Hero boys" são homenageados no México até hoje. Depois que a fortaleza caiu, os portões da cidade não estavam muito atrás e, ao cair da noite, o general Santa Anna decidiu abandonar a cidade com os soldados que ele havia deixado. A Cidade do México pertencia aos invasores e as autoridades mexicanas estavam prontas para negociar. O Tratado de Guadalupe Hidalgo Aprovado em maio de 1848 pelos dois governos, cedeu vastos territórios mexicanos aos EUA, incluindo Califórnia, Novo México, Nevada e Utah.