華陽之戰後，韓魏新敗，楚求和於秦，北方的趙國，遂成孤立無援之勢。趙王是平庸之主，但卻頗能信任賢能，如平原君趙勝、藺相如、趙奢、廉頗等，皆是一時人傑。當時的趙國據有今河北省西部、北部及內蒙古南部，東與燕齊接界，南與韓魏連壤，西與秦接界，國都建於邯鄲。只是趙國再強也不過一隅之地，指望其抗秦，實在是孤掌難鳴。
之前，秦昭襄王東出戰略，均為丞相魏冉所策劃；而指揮作戰的多是名將白起。秦國伐趙，開始於公元前270年閼與之戰，當時的主持者還是魏冉與白起；但是不久之後，秦國內部也發生變故，魏冉被廢，范雎代魏冉為相，伐趙之事，就完全由白起主持。
秦攻趙，計有四條路線：一、由秦國上郡（今陝西綏德）攻趙國代邑（今山西代縣）；二、秦國上郡東渡黃河攻取石城（今山西離石）、晉陽（今山西太原），從背後攻擊邯鄲；三、由魏國軹關（今河南濟源西）越韓國上黨（今山西長治）、閼與（今山西黎城）、武安（今河北武安），從西面進攻邯鄲；四、由魏國南陽越漳水從南面進攻邯鄲。
閼與之戰
公元前270年，秦昭襄王決定攻趙，他採取第三條路線，由魏國軹關越韓國上黨，進攻閼與要隘（今山西黎城至涉縣之間山隘），閼與之戰爆發。
太行山脈南半部所構成的高台地，古稱上黨，從東到南，構成今晉冀豫三省的自然分界，其中僅有若干關隘可通，即所謂「太行八隘」：娘子關、九龍關、黃澤關、馬嶺關、壺關、天井關、黃榆關、峻極關、東陽關。其中的東陽關，就是秦軍進攻邯鄲的必經之路。
公元前270年，秦軍奇襲閼與要隘。趙惠文王急召諸將商議。趙王問閼與可救否，廉頗、樂乘二將回答：「道遠險狹，難救。」又問趙奢，趙奢答曰：「道遠險狹，譬猶兩鼠斗於穴中，將勇者勝。」趙王於是命趙奢率兵救之。
趙奢雖知閼與危急，但秦軍剛到其勢甚銳，解決先麻痹秦軍，然後乘機破之，於是從邯鄲出發僅僅三十里就下令停止前進，並揚言：「有以軍事進言者，殺無赦。」秦軍攻閼與要隘不下，其前軍繞道武安，大造聲勢擺出進攻武安的架勢。趙軍中有人趙對奢進言：「請急救武安。」趙奢以其違犯軍令斬之，於是軍中無人敢再言進軍。趙奢軍駐留邯鄲郊外一共二十八天，每天只是命令士卒增築營壘，以備固守。秦軍有間諜來偵查趙軍行動被抓後，趙奢好好款待之後把人放了回去。秦軍間諜回報秦將，秦將大喜：「閼與非趙有也。」從而放鬆了戒備。
趙奢剛釋放秦軍間諜，即下令全軍急行軍，一日一夜後，到達距閼與五十里處，築軍壘成陣。秦軍聞趙軍突至，匆忙下令秦軍出擊。趙軍謀士許歷向趙奢進言：「秦人不意趙軍猝至，此其來，氣勢甚盛，將軍必厚集其陣以待之，不然必敗。」趙奢聽從了這一意見。許歷又建議：「先上據北山者勝；後至者敗。」趙奢於是派遣一萬人搶占北山，爭取制高點。秦軍到後，同樣派兵搶山，卻沒有成功，此時趙奢縱兵擊之，秦軍大敗而退，遂解閼與之圍。
第二年，秦國又派遣大將胡傷進攻閼與，仍然沒有攻克，不得不退兵。秦軍兩次進攻閼與都沒有取得成功，於是改變戰略，決定先攻占韓國上黨，為之後進攻趙國打下基礎。圍繞著爭奪上黨之地，秦趙長平大戰爆發。
長平之戰
秦兩次奇襲閼與失敗後，客卿范雎建議秦昭襄王攻取韓魏之地以使中原形勢穩固，然後再蠶食齊趙。秦昭襄王採納范雎之議。
上黨地區實為趙韓魏三國交錯之地：北屬趙，為趙之上黨（今山西晉城）；南屬韓，為韓之上黨；西之新垣、曲陽、軹邑，則屬魏國，再往南之懷邑（今河南武陟）、南陽（今河南修武），亦屬魏國；中間的平陽（今山西臨汾）、野王（今河南博愛）、南陽（韓之南陽，今沁陽縣），屬韓國。當時，秦國已占有魏國的安邑、新垣、曲陽，及南陽與軹邑，如果想從此地進攻趙國，則必須先攻取韓之上黨，以便由上黨經閼與、武安，從北與西兩面進攻邯鄲；加之，從魏國南陽出發從南面進攻邯鄲，這樣就形成了三面夾擊之勢。
公元前268年，秦昭襄王派軍伐魏，攻取魏國懷邑、南陽。公元前264年，白起伐韓，斷絕了韓國進出太行山的通道。次年，白起再攻占韓國野王，韓軍見通韓之路已絕，於是降趙。
秦國和趙國在上黨地區直接相向。公元前260年，秦軍進襲上黨並克之，趙王以廉頗為將扼守。廉頗見上黨已失，便據險扼守長平（今山西高平）地區，此時趙軍約30萬，加當地百姓共45萬人。秦趙兩軍遂成對峙之局。其間，趙王曾派使者赴秦議和，當時各國使者均在秦國，秦王厚待趙國使者，還表示將與趙國媾和，如此一來，各國不再救趙，趙國已陷入孤立。
秦趙兩軍在長平對峙4個多月，秦軍數次襲擾，並攻陷趙軍陣營前壘數個，廉頗堅守不出。趙王以趙軍傷亡頗多，多次責備廉頗「怯不出戰」。這時，范雎又派人在趙國施反間計，揚言：「秦獨畏馬服君趙奢之子趙括為將。廉頗易與，且將降秦矣。」趙王聞之，便以趙括替代廉頗為將，即使名相藺相如極力勸諫，也無法阻止。秦王聽說計劃成功，立即暗中以白起為上將軍親臨長平，並嚴令「軍中有敢泄武安君將者斬」。趙括來到長平後，完全改變了之前廉頗的部署，出兵攻擊秦軍，結果中計被秦軍包圍，被迫築壘堅守，以待救援。
秦王見趙軍被圍，馬上將河內之地凡年齡在15歲以上民夫盡數派往長平，以便阻斷趙國的救兵和糧食。到了當年9月，趙軍已斷糧46天，多次嘗試突圍均以失敗告終，最後趙括親率精銳搏殺被射殺，趙軍40萬人皆降。白起認為：「秦已拔上黨，上黨民不樂為秦而歸趙，趙卒反覆，非盡殺之，恐為亂。」乃盡殺之，只留下了年紀幼小的240人歸趙。
10月，白起兵分三路，準備全面進攻趙國，直指邯鄲。趙王震恐，派人賄賂秦相范雎並向秦國求和。范雎深以為然，向秦王進言：「秦兵已勞，請許趙韓之割地以和，且休士卒。」秦王聽從了這一意見，同意韓國割垣雍（今河南原武）、趙國割六城求和。次年正月，各方皆罷兵。秦國不僅失去滅趙之功，而且從此之後將（白起）相（范雎）不合，導致白起被罷黜，造成了軍事上的重大損失。
信陵君救趙之戰
公元前259年，范雎試圖彌補之前所造成的不利影響，於是再度實施當年白起制定的攻趙計劃。9月秦軍再次伐趙，由上党進攻邯鄲，然而卻屢戰不利，即使發兵增援也無濟於事。秦昭襄王想要重新以白起為將，然而白起認為，現在的形勢與長平戰後的形勢已迥然不同，「邯鄲實未易攻，且恐諸侯之救將至。彼諸侯怨秦之日已久，秦雖勝於長平，士卒死者過半，國內空虛，今遠絕河山而爭人國都，趙應其內，諸侯攻其外，破秦軍必矣。」堅辭不肯為將（之後，秦王怒白起抗命，先免官爵降為士伍，後賜劍使自盡）。
此時，趙王已派平原君趙勝向楚求救，並遣使向魏求救。楚王派春申君率兵救趙；魏王也派將軍晉鄙率兵10萬救趙。秦王聽聞，派人警告魏王：「吾攻趙，旦暮且下。諸侯敢救之者，吾將於拔趙後先移兵擊之。」魏王害怕，命令晉鄙軍停駐在鄴（今河南臨漳）。平原君不得不求救於魏國信陵君（信陵君之姊嫁平原君為夫人）。信陵君數次請求魏王命晉鄙軍救趙，但魏王就是不聽。於是，信陵君竊兵符，殺晉鄙奪軍，選兵8萬救趙。
這時，邯鄲被圍已近一年，形勢危急，平原君盡散家財以饗士卒，得敢死之士三千人為前鋒，捨命以沖秦軍，秦軍被迫後退三十里。與此同時，信陵君所率魏軍與春申君所率楚軍俱至，與平原君所率趙軍，南北夾擊秦軍，秦軍大敗，邯鄲圍解。
對白起的任用與黜廢，是當時秦國與六國勝敗的關鍵。名將吳起曾說：「不和於國不可以出軍，不和於軍不可以出陣。」可見一國對外作戰，必須將相明達大體，和衷共濟，始能對敵制勝。