Để dẹp loạn 12 sứ quân, Đinh Bộ Lĩnh đã thực hiện một kế hoạch bài bản và hợp lý. Ông bắt đầu bằng việc tập hợp lực lượng, chiêu mộ binh sĩ và xây dựng căn cứ tại Hoa Lư (Ninh Bình). Sau đó, ông tiến hành đánh dẹp từng sứ quân một.
Năm 965, Đinh Bộ Lĩnh đánh bại sứ quân Ngô Xương Xí ở sông Sách (nay là sông Đáy, tỉnh Ninh Bình). Năm 966, ông đánh bại sứ quân Kiều Công Hãn ở Vạn Kiếp (nay là huyện Nam Định). Năm 967, ông đánh bại sứ quân Đỗ Cảnh Thạc ở sông Miện (nay là sông Đáy, tỉnh Hà Nam).
Cuối năm 967, Đinh Bộ Lĩnh đánh bại sứ quân Phạm Bạch Hổ ở sông Bạch Đằng. Đây là trận đánh quyết định, đánh dấu sự chấm dứt của loạn 12 sứ quân.