1846年5月13日，美国正式向墨西哥宣战。1846年5月18日，泰勒将军率部占领了马塔莫罗斯城。5月至6月间泰勒部由5000人扩至1.45万人。7月14口，美军的先头部队到达位于墨西哥城北1000英里的查马尔戈，在此建立了进攻蒙特雷的基地。
8月19口，泰勒将军率6000官兵向蒙特雷进军，墨西哥军队终因弹尽粮绝陷入美军的重重包围之中。25日，墨西哥军队被迫缴械投降。美墨双方达成休战协议，停战八周。停战协议11月13日期满后，泰勒所部于16日占领了科阿韦拉的首府萨尔蒂约。而威廉·沃尔思所率领的美国军队，也在此期间，先后占领了蒙克洛瓦和蒙特里以西的帕拉斯。
西部战场上，卡尼所率领的美国陆军和斯洛特所率领的海军受命共同夺取加利福尼亚地区。1846年6月10日，一批美国移民在弗雷蒙特带领下，在萨克拉门托河谷发动反对墨西哥政府的武装暴动，不久，即建立“加利福尼亚共和国”。因为他们的旗帜是白底灰色的熊旗，故又被称为“熊旗共和国”。7月2日他们到达圣弗朗西斯科以南的蒙特里，宣布加利福尼亚是美国的一部分。7月9日，美军占领了圣弗朗西斯科和圣诺明，星条旗取代了熊旗。
不久，萨克拉门托附近的萨托堡也为美国海军所占领。7月23日，海军准将罗伯特·F·斯托克顿取代患病的斯洛特任西线司令官。美国海军陆战队很快占领了圣·巴巴拉。8月13口夺取了洛杉矶。8月17日，斯托克顿宣布加利福尼亚并入美国，建立以他为统治者的新政权，弗雷蒙特及吉莱斯皮分别任北部和南部的军事司令官。9月22-30日，在何塞·玛利亚·弗洛里斯上尉的带领下，洛杉矶、圣·巴巴拉、圣迭哥及其他据点发生了反占领的斗争。到10月下旬，圣路易斯·奥比斯波以南的加利福尼亚地区均回到墨西哥人手中。1847年1月10日，美军占领洛杉矶。1月13日，在新墨西哥和加里福尼亚的军事行动基本结束。
另一支远征军多尼芬部于1846年10月底从圣菲出发，行程3000英里，1847年3月1日，到达奇瓦瓦。12月27日，美军攻占了埃尔帕索。1847年2月28日，在萨克拉门托战役中美军打败墨西哥防军，3月1日，多尼芬部队开进了奇瓦瓦。
在直取墨西哥的主战场方面，泰勒将军所部在1846年12月29日占领了塔毛利帕斯的维多利亚。1847年2月5日至14日，泰勒率部进发到位于萨蒂尔略以西18英里的阿瓜纽瓦。2月21-24日，美墨两军激战，美军获胜并结束了在墨西哥北部的军事行动。
