公元308年五月，山东流寇王弥打败西晋多支军队，到了洛阳，驻军在津阳门。晋怀帝任命王衍负责征讨的军事。王衍和王斌等人带兵出战，西凉派来的猛将北宫纯跟王斌说：“我看王弥的大军，多是乌合之众。只有王弥和他几百精锐比较可怕。如果用轻骑冲破他的精锐，剩下的则不战自溃。我所率领的西凉精骑，都是骁勇无畏的勇士。明天，我可以率领他们突破王弥的中军。中军一破，将军可以全线出击，尽情拼杀，王弥可破！”
第二天，北宫纯率领他的二百精骑出阵。北宫纯的骑兵都是铁甲铠马，矢镞不入。北宫纯跃马大呼，手持长戟向王弥中军猛扑而来，犹如出笼猛虎。王弥中军都是他东莱本地的勇士，一贯勇猛善战，然而虽然厮杀多年，却从未遇见西凉精骑，见到这样的飞将，早已心胆俱裂。王弥左冲右杀，也不能阻止中军的溃败，于是北宫纯的二百精骑如入无人之境。接着王斌全线出击，晋兵呼啸而上，于是王弥兵大败，烧了建春门往东逃跑。王衍又派部将王秉追击，在七里涧赶上王弥，再次打败他。王弥带着他的残兵败将，急急忙忙地渡过黄河，向西逃命。
王弥清点他的残兵，剩下不到一万人，是进入洛阳前的什之一二。堂弟王桑劝道：“我们长久作战，将士都已精疲力尽。兄长应当投奔汉王，息战一时以养兵蓄锐。”王弥叹道：“我想见刘渊很久了。本来以为可以邀请他到洛都相见，不想今日不得不到左国城去见他。”便和王桑一道从轵关前往并州，投奔刘渊。汉王刘渊派遣大臣到左国城郊外迎接，传话说：“我将亲自到将军下榻的馆驿，拂扫床席，清洗酒杯，敬候将军的到来。”
王弥到后，刘渊盛筵大宴群臣，为王弥接风，拜王弥为司隶校尉，拜王桑为散骑侍郎。
刘渊儿子刘聪率领汉军南下，进逼阳城。王衍派北宫纯率军抵御刘聪。刘聪与北宫纯对阵于河东。晋兵以西凉精骑为前锋奋勇向前，刘聪不敌，大败而退。
晋怀帝因为西凉精骑屡建大功，便下诏封凉州刺史张轨为西平郡公，张轨固辞不受。当时州郡的使者都已经不来京城了，唯独张轨照样派遣使者进贡，年年不绝。
秋七月，刘渊的大臣刘殷和王育建议刘渊不要偏守一方，应当命令部将四面出击。刘渊采纳谏言，于是亲征入侵平阳。晋太守宋抽自知不敌，放弃平阳逃走。刘渊和刘聪合兵进逼河东，晋太守路述出战，失败后战死沙场。于是平阳，河东，蒲阪等城都被刘渊攻下。刘渊然后迁都蒲子（今山西隰县）。上郡的鲜卑酋长陆逐延和氐酋长单征都投降于汉。八月，晋太傅司马越的大军从鄄城转到濮阳，但没几天又迁回到荥阳。
九月，王弥和刘渊的另一名大将石勒一道入侵邺城，晋守将和郁弃城逃走。晋怀帝下诏让豫州刺史裴宪驻军白马抵御王弥，车骑将军王堪驻军东燕抵御石勒，平北将军曹武驻军大阳防备在蒲子的刘渊。
冬十月，刘渊自称大汉皇帝，大赦，改元永凤。自此，第一个由匈奴人在中原建立的国家诞生，打开了公元四世纪五胡乱华的首页。十一月，刘渊任命儿子刘和为大将军，刘聪为车骑大将军，族子刘曜为龙骧大将军。
不久，晋并州刺史刘琨派上党太守刘惇率领鲜卑兵马攻壶关，汉镇东将军綦毋达战败。刘渊又命令石勒和刘灵以及阎罴等七将带兵三万人入侵魏郡、汲郡、顿丘。因为天下大乱，老百姓都聚集一块修筑堡垒自保，看见石勒大军来到，望风投降或依附汉军的百姓多达五十馀垒。石勒都任命投降的民众领袖为垒主将军，选择其中身强力壮的五万人为军士，其他人则让他们照常过日子，严禁部队私自劫掠，所以老百姓十分感怀。魏郡太守王粹兵败逃往三台，被石勒俘虏后杀害。
石勒继而进攻赵郡，杀了冀州西部都尉冯冲。又在中丘进攻乞活将领郝亭和田禋，击溃并杀了他们。
第二年即309年春正月，太史令宣于修劝刘渊说：“看天象，晋室还有一些日子。但是不出三年，陛下一定会攻克洛阳。不过蒲子道路崎岖，难以保持长久的安宁；而平阳气势里有一股紫气，又是唐尧的旧都，请陛下迁都平阳。”刘渊觉得有理，便迁都平阳，大赦，改元河瑞。
三月，司马越弟弟高密王司马略去世，晋怀帝任命晋初名流山涛的儿子山简为征南将军、代替司马略负责荆、湘、交、广四州军事，镇守襄阳。山简嗜酒如命，不恤政事，又害怕前任刺史刘弘的儿子刘璠很得民心，会对自己造成威胁，便请朝廷召刘璠入京任职。晋怀帝于是下诏征刘璠入朝为越骑校尉。南边几个州因此也开始动乱，父老百姓无不追思已故荆州刺史刘弘。
不久，司马越从荥阳回到京师。中书监王敦跟亲信说：“太傅一贯擅权，但选用的大臣人选，尚书却还用以前的制度来裁决。今天他回到朝廷来，必定要杀某些人。”当晋怀帝还是太弟时，和中庶子缪播关系密切，即位后，即任命谬播为中书监，弟弟缪胤为太仆卿，把他们当做心腹。晋怀帝舅舅王延、以及大臣何绥和高堂冲，与谬播兄弟共同参与朝政机密。司马越怀疑这些人和他有二心，司马越心腹刘舆和潘滔便劝他把缪播等人都杀了。司马越于是诬告缪播等人想要作乱，派遣部将王秉率领甲士三千入宫，当着晋怀帝的面把缪播和何绥等十多人都抓了起来，交付廷尉杀掉。晋怀帝想救他们却无能为力，只有叹息流泪而已。
何绥是何曾的孙子。当初，何曾曾侍奉晋武帝宴席。席退之后，他跟几个儿子说：“主上虽然开创大业，然而我每次在宴席上见到他，从来没听他谈过国家大事和长远计划，都是说些平生常事。这实在不是为子孙谋福利而该做的事，只是为自己而已。我怕他的后嗣将会很危险！你们这一辈也许没事。”说着指着几个孙子道：“你们这一代灾难恐怕难免。”到何绥和缪播等人同时被杀时，他的长兄何嵩哭着道：“我祖父实在太圣明了！”何曾本人生活非常奢侈，每天吃饭就要花掉一万多钱，还讲不知从何处下筷。儿子何劭，每天要吃掉二万。何绥和弟弟何机与何羡则更为奢侈；给他人的书信，词礼简单傲慢。河内人王尼看了何绥的书信后跟人说：“伯蔚身居乱世，却如此矜豪，这样怎能避免灾难？”有人说：“如果何伯蔚听到先生的话，必定会加害于先生。”王尼说：“当伯蔚听到我的话时，自己已经死了！”到永嘉末年，何氏已经全死光了。
司马越任命王衍为太尉，王敦为扬州刺史。潘滔劝司马越道：“明公今天让处仲（王敦字）镇守江外，假如他放任自己豪强的野心，那将等于放纵贼人。”司马越不听从他的劝告。
司马越自己辞去兖州牧，光领司徒。司马越因为近来的许多变故，多数是由殿里尚书省引起的，便上奏，请将宫廷宿卫中有侯爵以上爵位的人通通免职。当时殿中武官多数封侯，于是基本都被解除职务，然后流着眼泪出宫了。司马越派亲信何伦和王秉带领他东海国的几百士兵入宫宿卫。
左积弩将军朱诞因为也被司马越免职出朝，一怒之下，便去投奔刘渊，详细陈述洛阳有多么虚弱，劝刘渊进攻洛京。刘渊便任命朱诞为前锋都督，任命灭晋大将军刘景为大都督，带兵进攻并攻下了黎阳。
秋八月，刘渊命令儿子楚王刘聪等进攻洛阳。晋怀帝派大将曹武、宋抽、彭默等抵御。曹武等率军与汉军对峙在渑池。刘聪军队因为新近连续打了几场胜仗，将士都乘胜势不可挡，曹武等不敌，被刘聪打败，退回宜阳。守卫长安的司马越弟弟司马模听说京都有难，便派将军淳于定和吕毅等从长安前往相救，和汉军战于宜阳，淳于定等也败了。
九月，晋弘农太守垣延趁刘聪胜利骄傲，假装投降，却在半夜里奇袭刘聪的军队。刘聪军队没有防备，被垣延的军队打败。同时，晋幽州牧王浚派遣部将祁弘和鲜卑大将段务勿尘抵御石勒，在飞龙山打败石勒。石勒士兵死了一万多人，只好退回到黎阳。这样，刘渊的两支大军都失败了，他灭晋的计划再次受到挫折。
刘聪等率败军回到平阳，刘渊身着白服亲自出门迎接大军回来。
冬十月，刘渊又派刘聪、王弥、刘曜、刘景率领精骑五万入侵洛阳，大司空呼延翼带步兵后继。不久，刘聪等人抵达宜阳。司马越以为汉兵新败，便没有防备。没想到他们马上又卷土重来，大为惊惧。刘聪占领宜阳后，又领兵进逼京师，进驻在洛阳西明门。西凉猛将北宫纯率领新招募到的精骑勇士一千多人，当夜和司马越部将贾胤的军队一道偷袭汉军壁垒。刘聪大败，手下大将呼延颢也战死了。刘聪便往南退到洛水。
同时，由于呼延翼的暴虐，他的后继军队哗变，杀了呼延翼。呼延翼的部队便从大阳（今河南三门峡附近）溃散回到汉的境内。
败讯抵达平阳，刘渊便命令刘聪还师。刘聪上表说晋兵微弱，不能因为呼延翼和呼延颢的死就罢兵还师，再三请求留下继续进攻洛阳。刘渊答应了刘聪的请求，让他继续驻军在洛阳城外。于是刘聪进驻宣阳门，刘曜进驻上东门，王弥进驻广阳门，刘景进攻大夏门。司马越闭城坚守，刘聪等人久攻不下。
不久，刘聪因在父亲面前担保伐晋成功，却屡遇挫折，便亲自前往嵩山祈祷求苍天保佑，留部将刘厉和呼延朗暂时代领留下的军队。
司马越谋臣孙询听说刘聪不在，急忙上太傅府劝说司马越趁虚进攻。司马越便派孙询和部将丘光与楼裒等率领帐下精兵三千，从宣阳门出击汉军，在混战之中把呼延朗杀了。刘聪在嵩山闻讯，大惊，急忙飞驰回来，大军已损失了十之三四。刘厉怕刘聪怪罪自己，跳水自杀。
王弥劝刘聪道：“现在我军失利，而洛阳的守备依然坚固，我们运粮的车队还在陕西，储备的粮食只能维持两三天。殿下不如和龙骧将军先回平阳，等备好粮草，再图后举。我也打算退兵先去收集谷物，在兖豫一带待命，这样不是很好吗？”刘聪说：“先前我兵败西明门，大司空又命丧大阳，父皇那时就叫我回兵。然而我以为晋兵微弱而不肯。今天因为失败而请求退兵，我难以启齿。”王弥说：“殿下可使龙骧将军上表请求班师。”刘聪于是请刘曜上书，请求班兵回朝。
太史令宣于修跟刘渊说：“我观察过天象，应在辛未年，我们才能得到洛阳。现在晋的气数还行，大军不回来的话，必然失败。”刘渊便派人召刘聪等尽快还师。
十一月，刘聪和刘曜班兵回到平阳。王弥率领他的部队南出轘辕。司马越派部将薄盛等人追击王弥，在新汲把王弥打败。然而在颍川、襄城、汝南、南阳、河南几个郡县的流民有几万家，吃了当地居民的不少苦头，因此趁王弥兵败经过这些地方时，聚众烧毁城邑，杀死当地官吏，起来响应王弥。于是王弥军势重新大振。
再说石勒在黎阳休整几十天后又入侵信都，晋冀州刺史王斌兵败被杀。幽州刺史王浚便自命兼领冀州，又向朝廷告急。晋怀帝派大将王堪和裴宪从洛阳带兵讨伐石勒，石勒带兵南下抵御，在黄牛垒驻军。魏郡太守刘矩害怕石勒的声威，举郡投降，石勒便让刘矩统领他的部众作为自己中军左翼。石勒抵达黎阳，裴宪怕得要死，丢弃军队逃往淮南，王堪则退保仓垣。
十二月，刘渊派遣大将刘贤、刘灵、赵固、王桑，东进驻军内黄，准备再次进攻洛阳。王弥上表请派他的亲信部将曹嶷东进青州，顺便把在山东的家眷接来；刘渊同意了。
公元310年春正月，刘渊立儿子刘和为皇太子，大赦。同时，石勒和刘渊部将阎罴攻陷河南的者圈和苑市两个堡垒。阎罴在战斗中身中流矢而死，石勒便把他的军队收归己有。石勒又暗中从石桥渡过黄河，攻拔白马，活埋当地百姓男女三千多人。王弥率领三万多人与石勒会师。
于是石勒和王弥共同入侵徐、豫、兖三州。二月，石勒袭击鄄城，杀害了晋兖州刺史袁孚。继而攻拔仓垣，杀害晋车骑将军王堪。再北渡黄河，进攻广宗、清河、平原、阳平等冀州各县，百姓跟从他的多达九万人。石勒又南渡黄河，晋荥阳太守裴纯逃到建业去了。
王弥部将曹嶷从大梁带兵东进，所向披靡。在攻下东平后，开始进攻琅邪。王弥的朋友刘灵那时是汉的冀州刺史，带兵威逼幽州。王浚命令部将祁弘率军和鲜卑突骑一道出拒刘灵。
四月，祁弘和刘灵在广宗相遇。刘灵虽然历来勇猛，但还是敌不过西晋和鲜卑的联军，结果兵败被杀，全军覆没。
这年夏天，幽、并、司、冀、秦、雍六州大闹蝗灾，连牛马的毛都被吃光了。秋七月，刘聪、刘曜、石勒以及汉安北大将军越国共同包围在怀城（今河南武陟）的晋河内太守裴整。晋怀帝派征虏将军宋抽救怀城。石勒和王桑出击宋抽，把他打败并杀了。河内百姓捉了裴整投降。刘渊赞赏他的忠义，便任命裴整为他的尚书左丞。
石勒又进攻在武德的晋将梁巨，晋怀帝派兵相救。石勒留部将守武德，与王桑一道在长陵截击救兵。梁巨请求投降，石勒不许，梁巨便爬下城墙逃跑，结果被汉军捉住。石勒飞马回到武德，活埋了降卒一万多人，并数落梁巨的罪状后把他杀了。晋师没救成梁巨，便退还洛阳。河北各个晋军堡垒受到很多震动，都请求投降，并送儿子给石勒作人质。
不久，刘渊病重去世。虽然他多次派兵伐晋，然而在他有生之年，终于没看到晋室的灭亡。
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