Mùa xuân năm 537, sau vài năm chuẩn bị chu đáo, Cao Hoan mở chiến dịch tấn công Tây Ngụy, chia làm 3 cánh do Đậu Thái, Cao Ngang và Cao Hoan chỉ huy. Ý định Cao Hoan muốn giữ chân Vũ Văn Thái để Đậu Thái đi vòng đánh sâu vào nội địa Tây Ngụy. Nắm được ý định này Thái tập trung lực lượng bất ngờ tấn công Đậu Thái tại Tiểu Quan, đại thắng. Đậu Thái tự vẫn, Cao Hoan và Cao Ngang đành rút lui.

Đến mùa thu, Vũ Văn Thái thân dẫn quân phản công, chiếm Hoằng Nông, vừa cũng để tránh nạn đói ở Trường An. Cao Hoán bèn dẫn quân từ Tấn Dương men theo sông Phần, muốn đánh thọc vào phía sau Thái. Thái phải rút quân, gặp Cao Hoan tại Sa Uyển. Thái ít quân, phải bày trận men theo bờ cỏ. Cao Hoan theo lời Hầu Cảnh, cậy quân đông, không dùng hỏa công, cũng không chia quân đi vòng tấn công Trường An, tấn công trực diện, không ngờ thua to, phải rút.

Mùa đông, Thái sai Độc Cô Tín phản công, chiếm được Lạc Dương.

Năm 538, Hầu Cảnh và Cao Ngang vây Lạc Dương. Thái cùng Ngụy Văn Đế dẫn quân cứu. Hầu và Cao lui, Vũ Văn Thái đuổi theo, ngựa trúng tên chết, Thái phải cởi bào phục lẫn vào tàn quân mới khỏi bị bắt. Về trại, hôm sau tái chiến, giết được Cao Ngang. Cùng ngày, Đông Ngụy phản kích, Tây Ngụy thua to. Thái và Ngụy Văn Đế chạy về Hoằng Nông. Ở Trường An lại có Triệu Thanh Tước khởi loạn, Châu Huệ Đạt cùng Ngụy Thái tử phải bỏ thành chạy, Thái vội dẫn quân về Trường An, diệt được Triệu Thanh Tước.

Năm 543, thứ sử Bắc Dự Châu của Đông Ngụy là Cao Thận (anh Cao Ngang) vốn bất hòa với Thôi Tiêm, là trưởng sử của Cao Trừng - con trưởng Cao Hoán, lại giận Cao Trừng muốn hiếp vợ mình, đem đất Hổ Lao hàng Tây Ngụy. Vũ Văn Thái thân dẫn quân đến cứu Cao Thận. Đại chiến với quân Đông Ngụy tại Lạc Dương nhưng thua to, bị tướng ngụy là Bành Nhạc truy đuổi bức bách, Thái bảo Nhạc "Tao mất liệu mày có sống được không?" Lại cởi đai vàng thảy cho Nhạc, Bành Nhạc bèn quay về. Hôm sau, tái chiến, Cao Hoan bị truy bức bởi tướng Tây Ngụy là Hạ Bạt Thắng may mắn thoát chết chỉ vì ngựa Thắng hụt hơi. Thế bất lợi, Vũ Văn Thái rốt cuộc đành rút quân. Lần này Tây Ngụy thiệt hại nặng, ông dâng biểu xin tự giáng chức nhưng vua Tây Ngụy không phê chuẩn.

Năm 546, Cao Hoan tấn công Ngọc Bích, do tướng Tây Ngụy là Vi Hiếu Khoan trấn giữ. Sau đó Cao Hoan bị bệnh, đành rút lui.

Năm 547, Cao Hoan chết, Hầu Cảnh phản Đông Ngụy, đem các quận vùng Hà Nam đến Hoài Bắc hàng Tây Ngụy. Vũ Văn Thái theo lời Vương Tư Chính, sai Lý Bật và Triệu Quý đến cứu Cảnh, đổi lấy 4 châu dưới quyền Cảnh. Sau, Cảnh và Bật nghi kỵ lẫn nhau, Cảnh bèn đem đất hàng Lương. Về sau, Cảnh bị Mộ-dung Thiệu Tông đánh bại, phải chạy đến Thọ Xuân.

Năm 548, Đông Ngụy dùng Cao Nhạc, em họ Cao Hoan, đánh Dĩnh Xuyên, Vũ Văn Thái sai Triệu Quý đến cứu nhưng không được. Dĩnh Xuyên mất.

Năm 550, Cao Dương, con Cao Hoán, soán ngôi Đông Ngụy Tĩnh Đế, lập Bắc Tề. Nghe nói Dương trẻ, tính tình ngờ nghệch, Vũ Văn Thái mở chiến dịch đánh Tề, đánh đến Kiến Châu, Dương thân dẫn quân ngăn trở, quân ngũ chỉnh tề. Khi ấy Vũ Văn Thái mới biết Cao Dương có tài cầm quân. Gặp thời tiết bất lợi, mưa lớn, lương thảo, súc vật thiệt hại nhiều, Thái bèn rút quân. Cao Dương phản công thu lại đất đã mất.