趙括來到軍中，全部改變了原有的（廉頗製定的）規章和軍令，撤換了原來的軍官，?出兵進攻秦軍。武安君白起假裝戰敗退走，暗中布置兩支奇兵準備截擊。趙括乘勝追擊直到秦軍營壘前，秦軍營壘堅固無法攻入；這時，秦軍一支二萬五千人的奇兵已經切斷了趙軍的後路，另一支五千人的騎兵部隊插入趙軍營壘之間，將趙軍分割為兩部分，趙軍的運糧通道也被切斷。武安君派出精銳部隊出擊，趙軍迎戰失利，隻好構築壁壘堅守，等待救援到來。
秦王聽說趙軍糧道被截斷，?親自到河內（今河南黃河以北地區）征發十五歲以上的男子全部送到長平前線，阻絕趙國援兵和糧草補給。齊國、楚國派兵援救趙國。趙軍缺乏糧食，向齊國請求借糧，齊王（田建）不肯答應。周子（齊國謀臣）勸諫說：“趙國對於齊國、楚國來說，好比屏障，就像牙齒有嘴唇保護一樣，嘴唇沒有了，牙齒就會寒冷；今天趙國滅亡，明天禍患就會落到齊國、楚國頭上。救援趙國這件事，應該像捧著漏水的瓦罐去澆燒焦的鍋那樣急迫（刻不容緩）。況且救援趙國，是高尚的道義；打退秦軍，可以顯揚名聲；用道義救援將要滅亡的國家，以威勢擊退強大的秦國。不努力去做這些事，卻吝惜糧食，這種為國家謀劃的策略真是大錯特錯了！”齊王不聽。
九月，趙軍斷糧已達四十六天，?士兵們都在內部暗中互相殘殺，以人肉充饑。（趙括）組織部隊輪番進攻秦軍營壘，想分成四隊突圍，反複衝殺了四五次，都無法突出包圍圈。趙括親自率領精銳士兵上陣肉搏，被秦軍射死。趙軍於是大敗，四十萬士兵全部投降。
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武安君白起說：“?秦國已經攻占上黨，上黨的百姓不樂意歸附秦國卻逃歸趙國。趙國士兵反複無常，不全部殺掉他們，恐怕會作亂。”於是采用欺詐手段，把投降的趙國士兵全部活埋，隻留下年紀尚小的二百四十人放回趙國。這次戰役前後斬殺俘虜趙軍共四十五萬人，趙國為之大為震驚。
周赧王五十六年（壬寅年，公元前259年）?
十月，秦國武安君白起將部隊分成三路：?王齕攻打趙國武安（今河北武安西南）、皮牢（今山西翼城東北），成功攻克。司馬梗向北進軍，平定了太原（今山西太原西南），完全占領了原先韓國的上黨地區。
韓國、魏國十分恐慌，?派蘇代帶著厚禮去遊說秦國的應侯範雎。蘇代問：“武安君就要圍攻邯鄲（趙國都城）了嗎？”範雎說：“是的。”蘇代說：“趙國一旦滅亡，秦王就稱霸天下了。武安君也會位列三公（最高官職），您能甘心位居他之下嗎？即使您心裡不願意屈居其下，恐怕到時也由不得您了。秦國曾經攻打韓國，包圍邢丘（今河南溫縣東），圍困上黨，上黨的百姓卻都轉而歸附趙國，天下人不願意做秦國臣民的日子已經很久了。如今如果滅亡趙國，趙國北方的土地會被燕國占有，東方的土地會被齊國占有，南方的土地會被韓國、魏國占有，那麼您能得到的人口就沒有多少了。不如趁現在讓趙國割地求和，不要讓滅趙的大功落到武安君頭上。”
範雎於是對秦王說：?“秦軍已經疲憊，請允許韓國、趙國割地求和，也好讓士兵們休整一下。”秦王聽從了，韓國割讓垣雍（今河南原陽西），趙國割讓六座城池，雙方講和。
正月，雙方都撤兵了。?武安君白起因此與應侯範雎產生了矛盾。
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