60年）初，秦昭王又命令左庶长王龁率领军队攻打并占领了上党。上党的百姓纷纷逃亡到赵国境内，赵国的军队在长平（今山西省晋城高平市）接应上党的百姓。

周赧王五十五年(公元前260年)，秦军大举北进，进攻赵国。老将廉颇率赵兵迎敌，秦、赵两军相持于长平。

当赵军初战失利时，赵孝成王派郑朱前去秦国议和。范雎为了麻痹赵国，防止各国合纵，设计对赵国使者郑朱殷勤、隆重、友好的接待，大肆向各国使者宣传秦、赵已经和解，借以防止各国出兵救赵，使赵国的处境更加孤立。

秦兵虽然勇武善战，怎奈廉颇行军持重，坚筑营垒，等待时机与变化，迟迟不与秦兵决战。如此一来，两军相持近两三年，仍难分胜负。秦国君臣将士个个焦躁万分；却又束手无策。秦昭王问计于范雎，说：“廉颇多智，知秦军强而不轻易出战。秦兵劳师袭远，难以持久，战事如此久拖不决，秦军必将深陷泥淖，无力自拔，为之奈何？”范雎沉吟片刻，又向昭王献了一条反间计。

范雎遣一心腹门客，从便道进入赵国都城邯郸，用千金贿赂赵孝成王左右亲近之人，散步流言道：“秦军最惧怕的是赵将赵奢之子赵括，年轻有为且精通兵法，如若为将，恐难胜之。廉颇老而怯，屡战屡败，现已不敢出战，又为秦兵所迫，不日即降。”

赵王闻之，将信将疑。派人催战，廉颇仍行“坚壁”之谋，不肯出战。赵王对廉颇先前损兵折将本已不满，今派人催战，却又固守不战，又不能驱敌于国门之外。于是轻信流言，顿时疑心大起，竟不辨真伪，匆忙拜赵括为上将，赐以黄金彩帛，增调20万精兵，持节前往以代廉颇。

赵括虽为赵国名将赵奢之子，确也精通兵法。但徒读经文书传，不知变通，只会坐而论道，纸上谈兵，而且骄傲自大。一旦代将，立即东向而朝，威临军吏，致使将士无敢仰视者。他还把赵王所赐黄金、财物悉数藏于家中，日日寻思购买便利田宅。

赵括来到长平前线，尽改廉颇往日约束，易置将校，调换防位，一时弄得全军上下人心浮动，紊乱不堪。范雎探知赵国已入圈套，便与昭王奏议，暗派武安君白起为上将军，火速驰往长平，并约令军中：“有敢泄露武安君为将者斩!”

白起是战国时期无与伦比的久经沙场的名将；一向能征惯战、智勇双全。论帅才，赵括远不能与白起相比；论兵力，赵军绝难与秦兵抗衡。范雎之所以秘行其事，目的就是使敌主松懈其志，以期出奇制胜。两军交战，白起佯败，赵括大喜过望，率兵穷追不舍，结果被秦军左右包抄，断了粮草，团团围困于长平。秦昭王闻报，亲自来到长平附近；尽发农家壮丁，分路掠夺赵人粮草；遏绝救兵。赵军陷于重围达46天，粮尽援绝，士兵自相杀戮以取食，惨不忍睹。赵括迫不得已，把全军分为四队，轮番突围，均被秦军乱箭击退，赵括本人也被乱箭射死。长平一战，秦军获得了空前的胜利，俘虏赵兵40余万，除年老年幼者240人放还外，其余全部坑杀。

这次战役，秦军先后消灭赵军45万，大大挫伤了雄踞北方的赵国的元气，使其从此一蹶不振。战后，秦军乘胜进围赵都邯郸。虽曾有赵国名士毛遂自荐，赴楚征援，又有魏国信陵君窃符救赵，也只能是争一时之生存，无法挽回赵国败亡的厄运。

长平之战，在秦国历史上具有划时代的意义。秦与关东六国的战争，如果说秦惠文王时还处于战略相持阶段的话，至此则进入了战略反攻阶段。此后，虽有庞缓组织的最后一次赵、魏、韩、楚、燕五国合纵抗秦，但也仅仅是困兽犹斗而已。

在长平之战胜利后，白起又分秦军为三路，扩张战果：命王龁率一军攻占赵国的皮牢（地名）；命司马梗率一军北上，夺取太原（今山西省中部地区）；白起亲率大军准备攻打赵国首都邯郸，想一举灭亡赵国。

但秦国虽在长平之战歼灭了赵国四十五万人，但自身也元气大耗。长平之战持续打了三年，旷日持久。且秦国的供给线是赵国的三倍以上，输送粮食过程中造成的消耗远高于赵国。秦国投入的兵力远远多于赵国，单纯的军队消耗也远远大于赵国。而长平之战前，秦国累年征战，耗损严重，并且四面树敌。再加上赵韩两国合谋，派使者赴秦，游说应侯范雎。范雎被赵国使者说服。

秦昭襄王与范雎审时度势商议后，接受了赵、韩割地求和的请求，允许韩国割垣雍，赵国割六城，达成和议，于周赧王五十六年（前259年）一月下令罢兵。

当赵孝成王准备按和约割让六城时，大臣虞卿