公元前262年（秦昭襄王四十五年），实力日益强盛的秦国攻打韩国，拔野王，切断了上党郡与以都城新郑为中心的韩本土的联系。无奈，韩桓惠王割孤悬的上党予秦以求和，上党吏民则既不欲归秦，又无力抗秦，郡守冯亭乃率一郡军民降赵。赵接受上党，遣名将廉颇麾重兵进驻战略重镇长平拒秦，秦则派左庶长王龁率大军进攻长平。于是，秦、赵长平大战就爆发了。
廉颇统率大军由赵都邯郸西上，逾“太行八陉”之第四陉滏口陉，再西行过壶口关，始入上党腹地，从此折西南行，沿八谏水，经八义村，过秦关进入长平战区，分兵布防。他依次设置了三道防线。
继廉颇进驻长平，秦遣左庶长王龁麾军由咸阳东下，取水路舟行，沿渭水东来，至河曲折北溯黄河至汾阴，折东溯汾河至晋故都新田登陆，东行越黄父，即进入上党腹地，再循梅河河床，经马邑进抵沁河西岸的端氏城，然后分兵南北顺沁河一线布防。王龁至此大体与赵相对应亦陆续设置三道防线。正是《上党记》所载：“长平城在郡之南，秦垒在城西，二军共食流水，涧相去五里。”
春夏间，廉颇在空仓岭设防，王龁于沁河沿线准备突击。战事是由赵空仓岭守军同秦前哨部队遭遇开始的。初战，秦军攻势锐不可当，很快就突破了赵军空仓岭一带的防卫体系。王龁既突破了赵的空仓岭，一不做，二不休，一直进抵丹河西岸一线，遂形成隔丹河与赵相峙的态势。从赵军方面看，极富实战经验而老成持重的廉颇，或因遭遇中摸透了秦军战力不可与之正面硬拼，或出于保存实力以相机后发制敌，于空仓岭失利后再未做有组织的抵抗就撤回丹河东岸。此后，廉颇以丹河为依托，固守有利地形，全力加固丹河防线。廉颇在丹东不独有水宽谷深的丹河可凭，还有大粮山、韩王山两大制高点，可鸟瞰数十里丹河两岸，敌我动静，如指诸掌，是以“廉颇坚壁以待秦，秦数挑战，赵兵不出。”就这样，他充分利用占据的有利地形，固守阵脚，以不变应万变，一连坚持数载，使实力强急于求战的秦军一筹莫展，始终不能跨越丹河一步。
秦军远道而来，粮草辎重补给维艰，又有好战嗜杀“虎狼之师”的恶名，在上党可谓“失道寡助”；赵军则以逸待劳，补给可源源而来，又有上党吏民的全力合作与支持。
孝成王年少气躁，军事知识贫乏，既认为廉颇后发制敌的战略为不敢战，早已怒不可奈；又惑于秦所施反间计的谣言，遂强使“纸上谈兵”的赵括取代廉颇为将。秦廷闻知赵括为赵将，乃秘而不宣派遣名将武安君白起为上将军，而以王龁为尉裨将。从此，弱赵与强秦三年的僵持、平衡终于被打破，战局急转直下。
赵军陷入了困境，在如此粮尽援绝的极端困难条件下，赵军广大将士作了极其艰苦英勇的抵抗，坚持了46天，终于发展到“内阴相杀食”的地步。9月，赵括把主力部队分成四队，组织轮番突围不遂，最后赤膊上阵，亲率精兵强行突围，为秦军所射杀。主将既殁，以下数十万饥疲已极的将士，遂全部降秦。
长平之战，由于秦取得全胜，由其统一全国的形势已呈不可逆转之势，标志着以列国林立、兼并战争频仍为特征的战国时代行将终结，一个史无前例的中央集权封建大帝国就要诞生了。