לכן החוקרים משערים שהמרד פרץ בשנת 132 לספירה. אולם קיימת מחלוקת בין החוקרים לגבי המועד המדויק בו החלה "השנה הראשונה" לשלטונו של בר כוכבא, וההערכות שלהם נעות בין אביב לסתיו 132. לגבי מועד הסיום של המרד, לא נמצאו מסמכים המתוארכים לשנה רביעית למרד.
לדעת אייזיק הלוי (עמ' 589), אותה מקבל גם בצלאל לנדוי, ניתן לחלק את המרד לארבעה שלבים עיקריים:
השלב הראשון התאפיין במלחמת גרילה, בה הייתה יד המורדים על העליונה, והם אף הצליחו להביס כוחות תגבורת רומיים שנשלחו ליהודה מהפרובינקיות הרומיות הסמוכות. בשלב השני המשיכו כוחות המורדים לזכות בהישגים, ואף הצליחו לכבוש את ירושלים. בשלב השלישי הצליחו הרומאים לדחוק בהדרגה את כוחות המורדים לשטח מצומצם סביב ביתר, והשלב הרביעי והאחרון של המרד הוא מצור ביתר ונפילתה.
השלב הראשון.
בשלב הראשון של המרד כוחות המורדים השתמשו בשיטות גרילה ובהתקפות פגע וברח, תוך ניצול היכרותם עם השטח, ותוך שימוש נרחב במערכות מערות מסתור, שחלקן היו ערים תת-קרקעיות. הם הציבו מארבים לכוחות רומאים שנעו בשטח, ולעיתים אף התעמתו איתם בשטח הפתוח. בתחילה המורדים נלחמו כנגד הלגיון העשירי פרטנסיס שישב בירושלים, הביסו אותו או הטילו עליו מצור, ויש חוקרים הסוברים שאף כבשו את ירושלים. הלגיון השישי פראטה שישב בלגיו, ליד מגידו, נשלח לתגבר את חיל המצב הרומאי בירושלים וסביבתה אך נהדף. בשלב זה המורדים לחמו כנגד כוחות רומאיים בסדר גודל של כ-20 אלף חיילים. האסטרטגיה של בר כוכבא התבססה, לדעת מרדכי גיחון, על מגננה גמישה הבנויה על מערכות מערות המסתור. הכוחות שפעלו מתוכן יכלו להגיש סיוע הדדי זה לזה, והן אפשרו להם לברוח ממערת מסתור אחת לשנייה בעת הצורך.
תגבורת מהפרובינקיות הסמוכות.
הצבא הרומאי ביהודה קיבל תגבורת מהפרובינקיות הסמוכות: סוריה, ערביה ומצרים.
גאיוס פובליקיוס מארקלוס, ניצב סוריה, והלגיון השלישי גאליקה שבפיקודו, והטריוס נפוס, נציב פרובינקיית ערביה והלגיון השלישי קירנאיקה הגיעו במלואם, כבר בשלבים הראשונים של המרד. ממצרים נשלח כנראה ליהודה הלגיון העשרים ושניים דיאוטראיאנה. לדעת מרבית החוקרים העוסקים במרד, יש סבירות גבוהה שלגיון זה הושמד לחלוטין או ספג אבדות כבדות מאוד במהלך המרד, כאשר הותקף על ידי כוחות המורדים במהלך תנועתו לירושלים מכיוון דרום. טענה זו מסתמכת בעיקר על העובדה, שהלגיון חדל להופיע ברשימת הלגיונות של הצבא הרומאי לאחר דיכוי מרד בר כוכבא (החל משנת 145 לספירה). הראיות הקיימות לגבי גורלו של הלגיון ה-22 הם נסיבתיות בלבד, ואין ראיה ממשית לכך, שהלגיון אפילו השתתף בדיכוי מרד בר כוכבא. לדעת החוקר מרדכי גיחון, בשלב זה של המרד סדר הכוחות של הרומאים שעסקו בדיכויו כבר התקרב ל-80 אלף חיילים.
הניצב הרומאי המקומי טיונוס רופוס נכשל בתפקידו, ואולי אף נהרג בזמן המרד. ייתכן כי בעקבות המצב החמור ביהודה נאלץ אף הקיסר אדריאנוס להגיע בעצמו לאזור. בכל מקרה, כוחות התגבורת שנשלחו לעזרת חיל המצב הרומאי בארץ ישראל מהפרובינקיות השכנות בשלבים הראשונים של המרד לא הצליחו לדכא את המרד, וכנראה ספגו אף הן אבדות כבדות בלחימה נגד כוחותיו של בר כוכבא.
סיוע נוכרי.
אישור מסוים לדברי דיו, שהיו נוכרים שלקחו חלק במלחמה לצד היהודים, ניתן למצוא באיגרות שנמצאו במדבר יהודה. באחת מהן נזכר השם "תירסיס בר תינינוס", שלדעת יגאל ידין יכול היה להיות לא-יהודי שהצטרף אל כוחותיו של בר כוכבא. הימצאותם של שמות לא-יהודיים ברשימות שבפפירוסים, כמו "גאיוס" למשל, הוסברה על ידו גם בדבקות במטרה היהודית של אנשים שנמשכו משורות מעמד הפועלים של הערים היווניות ושל עבדים נמלטים.
השלב השני.
תוך זמן קצר השתלטו חיילי בר כוכבא על אזורים נרחבים ביהודה. בשלב הראשון של המרד (132–133 לספירה) כוחות המורדים שלטו על שטח גדול, שהשתרע מקו עקרבא-לוד בצפון ובמערב, ועד בקעת באר שבע בדרום. כוחותיו של בר כוכבא הצליחו כנראה לכבוש גם את ירושלים, היעד העיקרי של המרד, אך ספק אם הצליחו לשקמה מחורבנה, כיוון שהיו עסוקים מדי בלחימה נגד כוחות התגבורת הרומיים. המרד התפשט גם לעבר הירדן המזרחי לאזור הפראיה היהודי.
במהלך השלבים הראשונים של המרד נקט בר כוכבא בשורת צעדים, שנועדו לחזק את שלטונו ואת מעמדו כמנהיג לגיטימי:
באותה תקופה בוצרו מקומות יישוב רבים ושוקמו חורבות (חלקם ליד מערכות המסתור), דוגמת חורבת עקד, כדי שיוכלו לעמוד מול מתקפת הנגד הצפויה של הרומאים. אדריאנוס, אשר בתחילה לא ייחס חשיבות למרד ולא הבין את עוצמתו, הבין עתה שמדובר במצב חירום, והחליט להזרים את מיטב הכוחות הרומיים מכל רחבי האימפריה לשם דיכוי המרד.
השלב השלישי.
יוליוס סוורוס.
לאחר כישלון הניסיונות לדכא את המרד ביהודה באמצעות משלוח כוחות צבא מהפרובינקיות הרומיות במזרח הקרוב, נאלץ אדריאנוס לשלוח לשם שלושה לגיונות נוספים וכחמישים יחידות עזר תחת פיקודו של יוליוס סוורוס, ששימש כנציב הרומאי בבריטניה.
סוורוס, שדיו קסיוס מתאר אותו כמצביא המוכשר ביותר של אדריאנוס, הועבר על ידיו ליהודה בשנת 134/133 לספירה, ומונה כמושל הפרובינקיה וכמפקד עליון של כוחות הצבא הרומי, שנאספו לצורך דיכוי המרד. את העברתו של יוליוס סוורוס לפרובינקיה יודיאה מפרש ורנר אק כעדות לשעת חירום ומשבר, שנגרם עקב התבוסות הקשות שנחל הצבא הרומי מידי המורדים ביהודה. על מצב החירום ניתן ללמוד מכך שאדריאנוס חרג מהנהלים הרגלים של מינוי נציבים בפרובינקיות, ומינה באופן חריג למחליפו של סוורוס בבריטניה, את פובליוס מומיוס סיסינה, שהיה חסר כל ניסיון צבאי ומונה באופן חריג לקונסול, כדי שיוכל לפקד על פרובינקיית בריטניה.
לפי תיאורו של דיו קסיוס, סוורוס החליט להימנע מעימות ישיר עם כוחות המורדים העיקריים, ותחת זאת ניהל נגדם מלחמת התשה. צבאו התקדם באיטיות תוך שהוא מבודד מקומות יישוב ואזורים קטנים שבשליטת המורדים ומכניע אותם בזה אחר זה, בסיוע המפקדים הבכירים שהיו תחת פיקודו, גאיוס פובליקיוס מארקלוס, נציב סוריה, והטריוס נפוס, מושל ערביה. על פי ד"ר יצחק אשל, סוורוס הפעיל יחידות פרשים קטנות, כדי להטיל טרור על האוכלוסייה האזרחית בשטח שבשליטת המורדים, באמצעות ביצוע פשיטות על כפרים יהודיים והריסתם.
העדות המופיעה במדרש מתארת אף היא אסטרטגיה דומה, במסגרתה בודד הצבא הרומאי אזורים בשליטת המורדים באמצעות הקמת רשת מחנות צבא ונקודות מבוצרות סביבם, כדי למנוע מעבר חופשי של אספקה ותגבורות מאזור אחד למשנהו, ולהרעיב את כוחות המורדים במרחב המבודד. בדרך זו השמיד סוורוס בהדרגה את כוחותיו של בר כוכבא מבלי להסתכן במערכה כוללת נגד צבאו:
מחנות צבא הוקמו ללגיונות ביריחו (הלגיון ה-3), בירושלים (הלגיונות ה-5, ה-6, וה-9), בחברון ובבית גוברין (הלגיון ה-2). במהלך שנת 134 הצטמצם השטח שבשליטת המורדים לקו יריחו-בית אל-בית חורון-אמאוס בצפון עד לקו עין גדי-חברון-בית גוברין בדרום.
הכוחות הרומאיים שהשתתפו בדיכוי מרד בר כוכבא.
רשימת הכוחות הרומאיים שלקחו חלק בדיכוי מרד בר כוכבא, שנערכה על בסיס מקורות אפיגראפיים (מצבות וכתובות הנצחה, נקודות ציון דיפלומות צבאיות רומיות), יכולה לעזור להערכה זהירה של היקפם. הצבא הרומאי של המאה השנייה הורכב מלגיונות שכל אחד מהם כלל כ-5,200 לגיונרים, וכן כוחות עזר - פרשים וחיל רגלים קל - שמנו 450 עד 840 חיילים נוספים.
בלחימה השתתפו כוחות מאחד עשר או משנים עשר לגיונות, עליהם נוספו למעלה משלושים יחידות עזר, שחלקן הובאו מבריטניה. במקרה של הלגיונות שהוזכרו בכתובות, לא ניתן לקבוע בוודאות האם הלגיון כולו השתתף בדיכוי המרד, או רק יחידות משנה מתוכו. למרות זאת, העדויות מצביעות על כך, שקיימת סבירות גבוהה לכך ששבעה לגיונות לפחות - הלגיון העשירי פרטנסיס, הלגיון השישי פראטה שהוצבו ביהודה, הלגיון העשרים ושניים דיאוטראיאנה והלגיון השני טראיאנה שהגיעו ממצרים, הלגיון השלישי גאליקה שהגיע מסוריה, הלגיון השלישי קירנאיקה שהגיע מ'ערביה', וכן הלגיון העשירי גמינה, שהגיע מארצות הדנובה - השתתפו במלואם בדיכוי מרד בר כוכבא. יחידות מארבעה או חמישה לגיונות נוספים - ביניהם הלגיון האחד-עשר קלאודיה, הלגיון השנים עשר פולמינטה, הלגיון החמישי מקדוניקה, הלגיון הרביעי פלבי פליקס, והלגיון התשיעי היספנה - השתתפו אף הם בלחימה.
היקף הכוחות שהופעלו במסגרת דיכוי המרד, שייתכן שהגיעו עד לכדי שליש מכלל הכוח הצבאי של האימפריה הרומית (שמנה 28 לגיונות), לעומת המרד הגדול שאותו הצליחו הרומאים לדכא באמצעות ארבעה לגיונות בלבד, מלמד על היקפו ועוצמתו של המרד ועל יכולות הלחימה של כוחות המורדים.
השלב הרביעי.
עד ראשית שנת 135 לספירה הצטמצם האזור שבשליטת כוחות המורדים לתחום שבין ירושלים לבין ביתר, והוכשרה הקרקע לקרב ההכרעה ולחיסולו הסופי של המרד היהודי.
המצור על ביתר.
העיר ביתר נבחרה לשמש כמבצר המרכזי של בר כוכבא וכמטהו עקב קרבתה לירושלים, הטופוגרפיה המיוחדת שלה, המעיינות הרבים המצויים בקרבתה, והקלות היחסית שבה ניתן להגן עליה. חפירות שנערכו בביתר חשפו ביצורים אשר נבנו, ככל הנראה, על ידי כוחותיו של בר כוכבא.
הקרב המשמעותי האחרון של המרד התחולל, על פי כל העדויות, במבצר זה, ששימש כבירתו של בן כוסבא. מערך המצור הרומאי, בדומה למצור שהטיל הלגיון העשירי על מצדה במהלך דיכוי המרד הגדול בשנת 73/74, היה מורכב כנראה מחמישה מחנות צבא ומסוללה באורך ארבעה קילומטרים שחיברה ביניהם, שכיתרה את העיר וניתקה את ביתר מסביבתה.