白起到任后，針對趙括沒有實戰經驗，魯莽輕敵的弱點，采取后退誘敵，圍困聚殲敵軍的作戰方針，對兵力作了周密的部署：以原先的前線部隊為誘敵部隊，等待趙軍出擊后，即向主陣地長壁撤退，誘敵深入；其次，利用長壁構筑袋形陣地，以主力守衛營壘，抵擋趙軍的進攻，并組織一只輕裝銳勇的突擊隊，待趙軍被圍后，主動出擊，消耗趙軍的有生力量；其三，用奇兵二萬五千人埋伏在兩邊側翼，待趙軍出擊后，及時插到趙軍的后方，切斷趙軍的退路，協同主陣地長壁的秦軍，完成對出擊趙軍的包圍；其四，用騎兵五千插入滲透到趙軍營壘的中間，牽制和監視營壘中的趙軍。

　　戰爭的發展果然按著白起預計的方向進行。公元前260年8月，趙括統帥趙軍向秦軍發起了大規模進攻。兩軍稍事交鋒，秦軍的誘敵部隊即佯敗后退。趙括不問虛實，立即實施追擊。趙軍前進到秦軍的預定陣地――長壁后，即遭到了秦軍主力的堅強抵抗，攻勢受挫。趙括欲退兵，但為時已晚，預先埋伏的秦軍兩翼二萬五千奇兵迅速出擊，及時插到趙軍進攻部隊的后方，切斷了趙軍與其營壘的聯系，構成了對進攻趙軍的包圍。另外的五千騎兵也迅速地插到了趙軍的營壘之間，牽制、監視留守營壘的趙軍。白起又下令突擊部隊不斷出擊被圍的趙軍。趙軍數戰不利，情況危急，被迫就地構筑營壘，轉攻為守，等待救援。

　　秦昭王聽到秦軍包圍趙軍的消息，親赴河內（今河南沁陽），把當地十五歲以上的男丁組編成軍，增援長平戰場。這支部隊占據長平以北的丹珠嶺及其以東一帶高地，斷絕趙國的援軍和后勤補給，從而確保了白起徹底地殲滅被圍的趙軍。

　　9月，趙軍斷糧已達46天，內部互相殘殺以食，軍心動搖，局勢非常危急。趙括組織了四支突圍部隊，輪番沖擊秦軍陣地，希望打開一條血路突圍，但都未能奏效。絕望之中，趙括孤注一擲，親率趙軍精銳部隊強行突圍，結果仍遭慘敗，自己也命喪秦軍亂箭之下。趙軍失去主將，斗志全無，遂不復再作抵抗，全部解甲投降。這四十萬趙軍降卒，除幼小的二百四十人外，全部被白起坑殺。秦軍終于取得了空前激烈殘酷的長平之戰的徹底勝利。

　　長平之戰中，秦軍共殲趙軍四十五萬人。削弱了當時關東六國中最強勁的對手趙國，懾服了其他各國，為秦日后完成統一六國大業創造了有利的條件。