ocopius'un Valens'e yönelik isyanını desteklemişlerdi ve Valens de Gotların kendi içlerinde bir ayaklanma planladıklarını öğrenmişti. Bu Gotlar, daha net söylemek gerekirse Tervingi o dönemde Athanaric'in liderliğindeydiler ve 332 yılında Büyük Konstantin tarafından yenilgiye uğratıldıklarından beri sessiz kalmışlardı. 367'nin ilkbaharında Batı Roma imparatoru Gratianus'un yardımıyla Valens Tuna'yı geçti ve Athanaric'in Gotlarının üzerine yürüdü. Gotlar Karpatlara kaçtılar ve Valens'in saldırısından kurtularak Valens'i yazın geri dönmek durumunda bıraktılar. Ertesi bahar Tuna'da yaşanan sel Valens'in nehri geçmesini engelledi. Bunun üzerine imparator askerlerini kaleler inşa etmkle görevlendirdi. 369'da Valens bir kere daha Noviodunum'dan nehri geçti ve Athanaric'in Trevingisi ile karşılaşıp onları yenmeden önce kuzeydoğudaki Got kabilesi Greuthungi'ye saldırdı. Athanaric antlaşma istedi ve Valens de memnuniyetle kabul etti. Antlaşma Gotlarla Romalılar arasındaki serbest ticaret ve asker değiş tokuşu dahil ilişkileri sona erdirmiştir. İlerleyen yıllarda Valens bu askerî insan gücü kaybını hissetmiştir.

Valens'in 369 yılında aceleyle ve çok da olumlu olmayan bir antlaşma yapmasının sebebi doğuda vaziyetin giderek bozulmasıydı. Jovian 363 yılında Roma'nın Ermenistan üzerindeki çok tartışılan kontrol talebinden feragat etmişti ve II. Şapur bu yeni fırsattan yararlanmak konusunda istekliydi. Sasani kralı Ermeni lordlarını kendi tarafına çekmeye başlayarak Ermeni kralı II. Arşak'ı yalnız bıraktı ve sonunda da tutuklayıp hapse attı. Ardından Şapur, önce Kafkas İberyasını ele geçirmek için, sonra da Arşak'ın oğlu Pap'ı kuşatmak için muhtemelen 367 yılında Artogerassa kalesine birer ordu gönderdi. Ertesi baharda Pap kaleden kaçmayı başardı ve anlaşılan Got seferi sırasında aşağı Moesia'da tanıştığı Valens'in yanına sığındı.

Gotlar anlaştıktan sonraki yaz Valens generali Arinthaeus'u Pap'ı yeniden Ermeni tahtına oturtması için gönderdi. Bu durum Şapur'u tahrik etti ve Ermenistan'ı işgal edip, yerle bir etti. Ancak Pap bir kere daha kaçtı ve 370 yılında çok daha büyük bir askerî güç eşliğinde ikinci defa tehta geçti. Ertesi baharda Terentius komutasında çok daha büyük kuvvetler İberya'yı yeniden ele geçirmek ve Npat dağı yanındaki Ermenistan'da garnizon kurmak üzere gönderildi. 371'de Şapur Ermenistan'a yönelik karşı saldırıya geçtiğinde Valens'in generalleri Traianus ve Vadomarius tarafından yenilgiye uğratıldı. Valens 363 yılında yapılan antlaşmayı çiğnemiş ve ardından yaptığı ihlali başarıyla savunmuştu. Zaferin ardından yapılan ateşkes sonraki beş yıl boyunca kısmî barış sağladı. Bu süre zarfında Şapur doğu sınırındaki Kuşan işgaliyle uğraşmak durumunda kalmıştı.

Bu arada çocuk kral Pap ile sorunlar yaşanmaya başlandı. Keyfi hareket etmeye başlayan Pap Ermeni psikoposu Narses'i idam ettirdiği gibi Edessa'nın da bulunduğu bazı Roma şehirlerinin kontrolünü de talep etti. Generallerinin baskısı altında kalan ve Pap'ın Perslere ayanaşmasından endişe eden Valens Ermenistan'da kralı idam ettirdi. Yerine Roma'nın dostu olan Musel Mamikonean'ın vekilliğinde Varazdat getirildi.

375 yılında Valens'in ağabeyi Valentinianus kafatasında bir damar çatlaması geçirdi ve bunun sonucunda 17 Kasım 375'te öldü. Valentinianus'un iki oğlu ve Valens'in yeğenleri Gratianus ve II. Valentinianus Panonya'da Augustus'luğa getirildiler.

Bu arada Persler yeniden 363 antlaşmasının şartlarına dönülmesi için baskıya başladılar. 375'te doğu sınırının ısınmaya başlaması üzerine Valens büyük bir seferin hazırlıklarına başladı. Öte yandan esas sorun başka bir yerdeydi. 375'te batı Kilikya'nın dağlık bölümü olan Isauria'da doğuda konuşlandırılmış olan askerlerin yolunu değiştiren büyük bir ayaklanma çıktı. Bundan başka 377'de Kraliçe Mavia yönetimindeki Sarasenler ayaklanmışlar ve Fenike ile Filistin'den Sina'ya kadar uzanan bölgeyi harap etmişlerdi. Her ne kadar Valens her iki ayaklanmayı da kontrol altına almışsa da doğu sınırında bir eylemde bulunma fırsatı daha yakındaki bu çatışmalar yüzünden sınırlı kalmıştı.

Valens'in doğu seferi planları hiçbir zaman hayata geçmedi. 374'te askerlerin Batı İmparatorluğu'na gönderilmesi Valens'in seyyar güçlerinde boşluklar yarattı. Doğuda savaşa hazırlanan Valens bu boşlukları doldurmak için son derece iddialı bir seferberlik başlattı. Bu yüzden Got kabilelerinin 375'te Hunların istilası yüzünden yerlerinden olduğu ve kendisinden sığınma talep ettikleri haberinden hiç memnun kalmadı. 376'da Vizigotlar aşağı Tuna kıyılarında ilerlediler ve başkentini Antakya'da kurmuş olan Valens'e bir elçi gönderdiler. Gotlar Balkan yarımadasında sığınma ve toprak talep ediyorlardı. Yaklaşık 200.000 Got, Tuna boyunca Moesia ve Daçya'daydı.

Valens'in danışmanları çok geçmeden bu Gotların Valens'in asker ihtiyacını fazlasıyla karşılayacağını, eyalet askerlerinin haracına olan bağımlılığını azaltacağını ve bu sayede de gelirleri artıracağına dikkat çektiler. Sığınma talebinde bulunan Gotlar arasında şef Fritigern'in önderliğini yaptığı bir grup da vardı. 370'lerde Valens, Fritigern'i Hıristiyan Gotları cezalandıran Athanaric'e karşı desteklemişti. İzin isteyen Gotlar arasında Valens yalnızca Fritigern ve yandaşlarına izin verdi. Ancak bu diğerlerinin de peşi sıra gelmelerini engellemedi.

Fritigern ve yandaşı Gotlar sınırı geçtiklerinde Valens'in seyyar güçleri doğuda Pers sınırında ve İsauria'daydılar. Bu Gotların yerleşimini denetlemek için yalnızca kıyı birliklerinin mevcut bulunması anlamına geliyordu. Az sayıdaki mevcut imparatorluk askerleri Romalıların önce bir grup Gotun, sonrasında da Hunlar ve Alanların Tuna'yı geçişini durdurmalarını engelliyordu. Kontrollü bir yerleştirme olarak başlayan faaliyet büyük bir akına dönüştü ve vaziyet daha da kötüleşti. Kıyı komutanları sorumlulukları altındaki Vizigotları taciz etmeye başlayınca Gotlar 377'de ayaklandı ve Marcianopolis yakınlarında Trakya'daki Roma birliklerini yenilgiye uğrattılar.

Ostrogotlar, ardından da Hunlar ve Alanlar ile güçlerini birleştiren barbar grubu doğu ve batıdan gönderilen imparatorluk askerleri ile karşılaşana kadar ilerledi. Ad Salices yakınlarında yapılan bir savaşta Gotlar bir kere daha zafer kazandılar ve Balkan dağlarının güneyinde kalan Trakya'nın yönetimini ellerine geçirdiler. 378'e gelindiğinde Valens doğudaki üssü Antakya'dan batıya ilerleme imkânı buldu. İskelet bir güç dışında bazıları Gotlardan oluşan tüm güçlerini doğudan batıya çekerek 30 Mayıs 378'de Konstantinopolis'e vardı. Bu arada Valens'in danışmanı Richomeres ve generalleri Frigerid, Sebastian ve Victor Valens'i uyardılar ve kendisini Gratianus'un Galya'dan gelecek muzaffer lejyonlarını beklemesi konusunda ikna etmeye çalıştılar. Sonrasında yaşananlar sonuçları ilerki yıllarda hissedilmeye devam edecek aşırı bir gururun örneğidir. Yeğeni Gratianus'un başarısını kıskanan Valens zaferi kendi başına kazanmak istediğine karar verdi.

Askerlerinin gücünü toplaması ve Trakya'da avantaj sağlayabilmek için verilen kısa bir moladan sonra Valens Hadrianapolis'e (modern Edirne) doğru hareket etti. Oradan 9 Ağustos 378 günü barbar ordusunun üzerine yürüdü. Her ne kadar müzakereler girişimleri olduysa da bir Roma birliğinin saldırıya geçmesiyle her iki taraf savaşın içine çekilmiş oldu. Romalılar başlarda kendilerini korusalarda saflarını bölen Vizigot süvarilerinin sürpriz saldırısıyla dağıldılar.

Savaşla ilgili başlıca kaynak Ammianus Marcellinus'dur. Valens hatırı sayılır miktarda muhafızı malzemelerin ve hazinenin başında bırakarak elindeki gücü zayıflatmıştı. Sağ kanat süvarisi Got kampına sol kanadından biraz daha önce varmıştı. Çok sıcak bir gündü ve Roma süvarisi stratejik bir destek olmadan çatışmaya girmiş, sıcakta çok fazla güç harcamıştı.

Bu arada Fritigern bir kere daha bir barış elçisi gönderdi. Son gecikme savaş alanında bulunan Romalıların sıcağa dayanamadıkları anlamına geliyordu. Roma okçularının yanlış zamanlamalı bir saldırısı başladığında ordunun kaynakları daha da tükendi ve bu da Valens'i elçiyi geri çağırmak durumunda bıraktı. Okçular yenilmiş ve utanç içinde geri çekilmişlerdi.

Bunun ardından Altaheus ve Saphrax komutasındaki Got süvarileri saldırıya geçtiler ve Roma süvarisi kaçmaya başladı. Bu muhtemelen savaşın en belirleyici olayıydı. Bu noktada Ammianus Valens'in ölmüne dair iik anlatımda bulunur. İlk anlatımda Ammianus Valens "bir okla ölümcül şekilde yaralandığını ve kısa bir süre sonra son nefesini verdiğini" belirtir. (XXXI.12) Cesedi hiçbir zaman bulunamamış ve düzgün bir şekilde gömülmemiştir. İkinci anlatımında Ammianus Roma piyadelerinin terk edildiğini, çevrelerinin sarıldığını ve kılıçtan geçirildiğini belirtir. Valens yaralanır ve ahşap bir kulübeye taşınır. Kulübe Gotlar tarafından içindeki ödülden bihaber bir şekilde ateşe verilir. Ammianus'a göre Valens bu şekilde yok olmuştur.(XXXI.13.14-6)

Savaş sona erdiğinde doğu ordusunun üçte ikisi ölmüştü. En iyi subaylarının çoğu yokolmuştu. Valens'in ordusundan geriye kalanlar Comes Richomer ve General Victor tarafından gece karanlığında savaş alanından ayrılmıştır.

Bu dönemin önemli bir tarihçisi olan J. B. Bury savaşın önemi konusunda detaylı bir yorum yapar: "Yaşanmasına hiç gerek olmayan bir felaket ve rezaletti."

Savaş Roma devletini aciz duruma düşürdü. Bozgunla karşı karşıya kalan on dokuz yaşındaki imparator Gratianus I. Theodosius'u atayana kadar kontrolden çıkarak yayılan felaketle başa çıkamamıştır.

Valens'in kariyerindeki en önemli olaydı. Edirne Savaşı'nın savaş sanatının evrimi bakımından da bir önemi vardı. O zamana kadar Roma piyadesi yanilmez kabul edilirdi ve bunun kanıtı da oldukça fazlaydı. Ancak Got piyadeleri bütün bunları tamamen değiştirdi. J.B. Burry 5. yüzyıl için kayıtların yetersiz olduğunu söylese de 4. ve 6. yüzyılların tamamında tarih süvarilerin Romalıların karadki başlıca silah gücü haline geldiğini göstermektedir.

A.H.M. Jones, "Valens tamamen sıradan ancak yine de hiçbir askerî yeteneği olmayan bir hamiydi: entrikalar konusundaki tedirginlikleri ve hain olduğu