Событиям «пятидневной войны» предшествовало нагнетание напряженности в зоне конфликта в течение нескольких дней. Так, еще 1 августа грузинские войска обстреливали посты правохранителей и дома мирных граждан Южной Осетии. Обстрелы продолжались и в последующие дни.

2 августа в Южную Осетию прибыл министр Грузии по вопросам реинтеграции Темур Якобашвили. После встреч с представителями миссии наблюдателей ОБСЕ, начальником штаба миротворческих операций минобороны Грузии Мамукой Курашвили и командующим Смешанными силами по поддержанию мира (ССПМ) Маратом Кулахметовым Якобашвили заявил, что для грузинских властей нет иного сценария, кроме прямых переговоров между Тбилиси и Цхинвалом, причем грузинское руководство готово вести их без предварительных условий. Якобашвили заверил, что в Тбилиси все сделают для урегулирования ситуации исключительно политическим путем.

Тем не менее, 3 августа помощник командующего Смешанными силами по поддержанию мира (ССПМ) Владимир Иванов сообщил журналистам, что за 2 дня зону конфликта покинули 2,5 тысячи человек. Российские миротворцы были приведены в режим повышенной боевой готовности. На КПП усилили наблюдение и выставили дополнительные наблюдательные посты.

В это же время грузинская сторона продолжала стягивать войска к границам Южной Осетии. От военной базы в Гори в сторону Цхинвала выдвинулись подразделения 4-й мотопехотной бригады минобороны Грузии — дивизион артиллерийских установок Д-30 в сопровождении двух минометных батарей.

5 августа обе стороны конфликта сообщали об обстреле правоохранителей каждой из них. В ночь с 5 на 6 августа было зафиксировано 8 пролетов реактивных грузинских самолетов по направлению от города Гори к находящемуся на севере Южной Осетии поселку Джава. Одновременно с этим грузинская сторона продолжала скрытно сосредотачивать армейские подразделения, артиллерию и ракетные системы залпового огня (РСЗО) «Град» вблизи границы с Южной Осетией. Всего к началу военной операции Грузия создала на границе группировку из трех пехотных и одной артиллерийской бригады. Дополнительной ударной силой служил отдельный танковый батальон, а вести диверсионную работу должны были подразделения армейского спецназа минобороны Грузии.

К 7 августа в регион прибыл посол по особым поручениям МИД России Юрий Попов. Его задачей была организация встречи в Цхинвале между вице-премьером Южной Осетии Борисом Чочиевым и министр Грузии по вопросам реинтеграции Темуром Якобашвили, но из-за обстрелов Цхинвала и других районов Южной Осетии встреча не состоялась. Попов посетил Тбилиси и встретился с Якобашвили, однако к мирному урегулированию это не привело. Грузинская сторона вела обстрелы Цхинвала и прилегающих районов из орудий крупного калибра со стороны сел Никози и Эргнети.

7 августа в 15.45 из расположения Объединенного штаба миротворцев, а также с наблюдательных постов уехали грузинские военные наблюдатели. Позже вечером Якобашвили сообщил об одностороннем прекращении огня со стороны Грузии и сказал, что планирует посетить зону конфликта вместе с Юрием Поповым, чтобы все же провести переговоры с южноосетинской стороной.

В 19:40 вышло обращение президента Грузии Михаила Саакашвили к грузинскому народу. В своем обращении Саакашвили утверждал, что отдал приказ грузинским военным воздерживаться от ответного огня в зоне конфликта.

В 22:35 накопленные Грузией на границе с Южной Осетией силы перешли в наступление. В течение часа начались бои между грузинской армией и защитниками Южной Осетии. Ближе к полуночи начался обстрел Цхинвала из минометов, а после полуночи — из артиллерии и РСЗО.

Около 1:20 8 августа грузинские подразделения начали продвигаться к восточной части Цхинвала. Позже ночью командующий миротворческими операциями Объединенного штаба минобороны Грузии Мамука Курашвили в эфире телеканала «Рустави-2» сообщил, что грузинской стороной «принято решение восстановить конституционный порядок в зоне конфликта».

В результате ночного обстрела Цхинвала возникли множественные пожары и разрушения. Был практически разрушен комплекс правительственных зданий, сгорел парламент Южной Осетии. Сильно пострадали от огня несколько многоэтажных корпусов в центре города. Кроме того, сильные повреждения получили казармы и ряд построек на территории штаба российских миротворцев в южноосетинской столице.

Утром 8 августа Темур Якобашвили предложил «лидерам сепаратистов» начать переговоры о прекращении огня, поскольку грузинские подразделения почти окружили Цхинвал, а грузинское руководство «не желает разрушений и жертв». Россию Якобашвили призвал вмешаться в конфликт в роли «настоящего миротворца». В это же время к Цхинвалу выдвигалась колонна грузинских танков в сопровождении пехоты. После упорных боев с югоосетинскими подразделениями к середине дня 8 августа грузины взяли под контроль 8 деревень в Южной Осетии и часть Цхинвала. Все это время места дислокации российских миротворцев подвергались артиллерийскому обстрелу. Грузинские штурмовики Су-25 совершили несколько боевых вылетов, атакуя осетинские поселки.

8 августа в 14:30 1-й батальон 135-го полка 58-й армии ВС РФ (командующий армией — генерал-лейтенант Анатолий Хрулёв) первым прошел Рокский тоннель и вошел в Южную Осетию.

В 15:00 с заявлением по ситуации в Южной Осетии выступил президент России Дмитрий Медведев, сообщивший, что в ответ на акт агрессии против российских миротворцев, российских граждан и грубейшее нарушение международного права РФ вынуждена предпринять операцию по принуждению Грузии к миру.

После этого, когда вечером 8 августа глава МИД Грузии Эка Ткешелашвили обратилась к западным странам с просьбой надавить на российское руководство «для прекращения агрессии против Грузии», глава МИД РФ Сергей Лавров напомнил призыв Якобашвили к России быть «настоящим миротворцем» и сказал: «Мы это и делаем».

9 августа российская сторона ввела в зону конфликта дополнительные подразделения 58-й армии и 76-ю Псковскую дивизию ВДВ. Российские войска вступили в бои с грузинскими к северу от Цхинвала, разблокировав дорогу на Зарском направлении.

С 16:00 9 августа корабли ВМФ РФ начали патрулировать районы у побережья Абхазии рядом с зоной южноосетинского конфликта. Грузинскую сторону об этом уведомили специальной нотой.

Главнокомандующий Сухопутных войск ВС РФ генерал армии Владимир Болдырев заявил, что батальонно-тактические группы российских войск полностью освободили Цхинвал от подразделений грузинской армии и выдавливают их за пределы зоны ответственности российских миротворцев.

Михаил Саакашвили созвал чрезвычайное заседание грузинского Совбеза и объявил о введении в Грузии военного положения.

10 августа в посольство РФ была передана нота МИД Грузии, согласно которой по приказу Саакашвили с 5.00 10 августа грузинская сторона прекратила боевые действия и огонь, а вооруженные силы Грузии выводятся из зоны конфликта. В интервью телеканалу CNN президент Грузии Михаил Саакашвили заявил, что грузинские войска полностью выведены.

Российские корабли, осуществлявшие патрулирование побережья Абхазии, подверглись атаке четырех грузинских судов. После предупредительной стрельбы и открытия заградительного артиллерийского огня одно из грузинских судов было потоплено.

11 августа президент РФ Дмитрий Медведев заявил в ходе встречи с министром обороны РФ Анатолием Сердюковым, что значительная часть операции по принуждению Грузии к миру в Южной Осетии завершена, а Цхинвал контролируется русскими миротворцами. С целью ликвидации угрозы новой агрессии против Южной Осетии подразделения ВС РФ осуществляют превентивные мероприятия в районе грузинского города Сенаки, где расположена грузинская военная база. Кроме того, в Южную Осетию направлены две роты батальонов «Запад» и «Восток», постоянно дислоцированных в Чечне.

12 августа в 12.45 президент РФ Дмитрий Медведев объявил о завершении операции по принуждению Грузии к миру.

В 13.00 12 августа руководство Минобороны РФ приняло решение приостановить дальнейшее продвижение войск.

Россия и Франция согласовали шесть принципов урегулирования конфликта в Грузии (План Медведева — Саркози). Среди них — не использовать силу, окончательно прекратить все военные действия, обеспечить свободный доступ к гуманитарной помощи, ВС Грузии должны вернуться в места постоянной дислокации, ВС РФ — выйти на линию, предшествующую началу боевых действий. При этом до создания международных механизмов российские миротворческие силы принимают дополнительные меры безопасности. Шестой принцип — начало международного обсуждения вопросов будущего статуса Южной Осетии и Абхазии и путей обеспечения их безопасности.

Грузинские власти согласились подписать документ, исключая упоминание о статусе Абхазии и Южной Осетии из его шестого пункта. Вместо этого пункта грузинская сторона предложила обсуждать вопросы безопасности.

14 августа лидеры непризнанных республик Абхазия и Южная Осетия подписали принципы урегулирования.

15 августа президент Грузии Михаил Саакашвили подписал План Медведева — Саркози.

16 августа план по урегулированию конфликта в Грузии подписал президент России Дмитрий Медведев.

17 августа в Южной Осетии ввели чрезвычайное положение сроком на один месяц. На территории Цхинвала был введен комендантский час.

20 августа с 21.00 чрезвычайное положение на всей территории Южной Осетии и комендантский час в городе Цхинвале были отменены «в связи со стабилизацией обстановки в Южной Осетии».

22 августа в 19.50 Россия завершила вывод с территории Грузии подразделений ВС РФ, приданных миротворческому контингенту на время операции по принуждению Грузии к миру.

26 августа президент России Дмитрий Медведев объявил о том, что после случившегося невозможно дальнейшее существование Южной Осетии и Абхазии в составе Грузии, и потому Россия признает независимость республик. В этот же день Медведев подписал соответствующие указы.

По данным властей Южной Осетии, в результате нападения грузинской армии погибли более 1,5 тысяч человек. Следственный комитет при прокуратуре РФ документально подтвердил гибель 162 жителей республики, однако, по заявлению главы СК РФ А. Бастрыкина, сделанному 5 июля 2009 года, эти данные не окончательны.

СК РФ признал погибшими в ходе грузино-осетинского конфликта в августе 2008 года 67 российских военнослужащих.