由于廉頗的幾次失敗，便采取的固守不出的應對措施，趙王趙孝成王對此非常的憤怒，幾次派人去譴責了廉頗。當時的秦軍也是拿固守長平的沒有辦法。當時的秦國丞相范雎又派人攜帶千金到趙國施行反間計，并散布流言說：“廉頗很容易對付，秦國最害怕的是馬服君趙奢的兒子趙括。”于是乎趙王決定換將，派上了趙括成為主將。
在趙括出兵進攻秦國軍隊的時候，白起命令秦軍佯裝戰敗潰退，趙括不知道秦國已經暗地里用名將白起換下了王龁，就命令趙國的軍隊乘勝追擊，一直追到秦軍的營壘，但是趙國的軍隊無法攻破秦軍用兩年時間加固的營壘。白起命令一支2萬5千人的部隊突襲到趙軍出擊部隊的后方，截斷趙軍的后路，又命一支5千人的騎兵部隊插入趙軍與營壘之間，將趙軍主力分割成兩只孤立的部隊，同時切斷趙軍的糧道。
白起又派出輕裝精兵向趙軍發動多次攻擊，趙軍數戰不利，被迫就地建造壁壘，轉為防御，以待救援。秦昭王得知趙軍主力的糧道被截斷，就親自到河內郡（今河南沁陽及附近地區），加封當地百姓爵位一級，并征調全國十五歲以上的青壯年集中到長平戰場，攔截趙國的援軍和糧運。
公元前260年9月，趙軍主力已經斷糧四十六天，士兵們相互殘殺為食。趙括將剩余的趙軍組織成四支突圍部隊，輪番沖擊了四、五次后仍不能突圍。于是，趙括親帥精銳部隊強行突圍，結果被秦軍亂箭射死。趙國軍隊因無主將指揮，剩下的士兵向秦將白起投降。白起說：“趙國士兵反復無常，如果不全部殺掉他們，恐怕再生事端。”于是白起用欺騙的手段，命令秦國軍隊將幾十萬趙國降兵全部活埋，只留下年紀尚小的240名士兵放回趙國，趙國從此衰落。這就是全部的長平之戰的過程。
長平之戰中，秦軍前后共殲滅趙軍45萬人，從根本上削弱了當時關東六國中最為強勁的對手趙國，也給其他關東諸侯國以極大的震懾。這場戰爭由于秦取得全勝，由其統一的形勢已成不可逆轉，從此急轉直下。長平之戰，標志著以列國林立、兼并戰爭頻仍為時代特征的戰國一代行將終結，一個史無前例的中央集權大帝國即將臨降。
