赵孝成王最终没有采纳虞卿的谏议，郑朱到了秦国求和。
秦国为了麻痹赵国，防止各国合纵，并争取时间，加强军事准备，以便给赵军以严重的打击，果然利用赵国求和的机会，对赵国使者郑朱殷勤接待，有意向各国宣传秦、赵已经和解，借以防止各国出兵救赵。
于是赵国的处境更加孤立。
两军换帅
赵孝成王早已恼怒廉颇的军队数次战败，又反感廉颇怯缩不战，秦国丞相范雎又派人携带千金到赵国施行内间计，并散布传言说：“廉颇很容易对付，秦国最害怕的是马服君赵奢的儿子赵括。”
赵括
赵王决定换将，当时李牧还年青，尚未出头。
名将乐毅弃燕投奔赵国不久，被封于观津，其心未附。赵王则将秦国的内间计信以为真，立刻把赵括找来，问他能不能打退秦军。
赵括说：“要是秦国派白起来，我还得考虑对付一下。如今来的是王龁，他不过是廉颇的对手。要是换上我，打败他不在话下。”
于是不顾蔺相如和赵括母亲的谏阻，派赵括去接替廉颇为主将。
周赧王五十五年（前260年）农历七月，赵括统率二十万援军来到长平，接替廉颇为主将。
赵括到任后根据实际情况更换部队将领，改变军中制度，又一改廉颇的作战方针，主动出兵进攻秦军。
秦昭王得知赵括代替廉颇担任主将后，为能彻底击败赵国、能一战定乾坤，暗地里调武安君白起为上将军，改命王龁担任尉官副将，同时令军中严守换帅秘密，有走漏消息的格杀勿论。
白起用计
在赵括出兵进攻秦国军队的时候，白起命令秦军佯装战败溃退，赵括不知道秦国已经暗地里用名将白起换下了王龁，就命令赵国的军队乘胜追击，一直追到秦军的营垒，但是赵国的军队无法攻破秦军的营垒。
白起命令一支2万5千人的部队突袭到赵军出击部队的后方，截断赵军的后路，又命一支5千人的骑兵部队插入赵军与营垒之间，将赵军主力分割成两支孤立的部队，同时切断赵军的粮道。
白起又派出轻装精兵向赵军发动多次攻击，赵军数战不利，赵括发现已经中计被围，被迫下令全军停止进攻，就地建造壁垒，转为防御，择机突围。
秦昭王得知赵军主力的粮道被截断，就亲自到河内郡（今河南沁阳及附近地区），加封当地百姓爵位一级，并征调河内郡十五岁以上的青壮年集中到长平战场，拦截诸国的援军和粮运。
秦军获胜
周赧王五十五年（前260年）农历九月，赵军主力已经断粮四十六天，大量赵军士兵或饿死或因突围不成而死亡，士兵们开始相互残杀为食。赵括将剩余的赵军组织成四支突围部队，轮番冲击了四、五次后仍不能突围。
赵括突围
于是，赵括亲率精锐部队强行突围，结果失败并被秦军乱箭射死。
赵国军队因无主将指挥且伤亡惨重无力再战，剩下的士兵向秦将白起投降。
白起说：“赵国士兵反复无常，如果不全部杀掉他们，恐怕再生事端。”
于是白起命令秦国军队将赵国降军全部活埋，只留下年纪尚小的240名士兵放回赵国。
长平之战，秦国军队前后斩杀赵国士兵及赵上党民众45万人，赵国上下一片震惊。
长平之战以秦国获胜而告终。