公元前262年，秦昭襄王命白起进攻韩国，攻占野王(今沁阳)，切断上党(今山西省长治市东南)通往韩都新郑(今河南省新郑市一带)的道路。韩欲献上党与秦求和，但上党郡守冯亭则以上党与赵，联赵抗秦。
赵孝成王接受，遣老将廉颇率军守长平(今山西省高平市西北)以拒秦。秦命白起、王龁（hé）率军进攻，廉颇坚壁固守，双方相持达三年之久。公元前260年，赵国粮粟短缺难以继续支持战争，赵孝成王听信反间谣言以擅长进攻的赵括取代善守的廉颇，意图速战速决，结果被白起击败。包括主将赵括在内的四十五万赵军全军覆没，赵国从此由强转弱，这就是著名的长平之战。
长平之战示意图
公元前259年，长平之战后，白起想乘胜进围赵都邯郸，攻灭赵国。应侯范睢妒忌白起功劳，以秦军疲劳应休整为由，建议韩国割让垣雍(今原阳县)、赵国割让六城请和，秦昭襄王同意。赵孝成王准备按和约割让六城时，大臣虞卿认为割地与秦，秦势更强，赵“地有尽而秦之求无已”，如此赵将灭亡。虞卿建议以六城赂齐国，联齐抗秦。赵孝成王用其谋，派虞卿东见齐王建，商讨合纵抗秦计划，并借魏国使者来赵联络合纵之机，与魏订立盟约。同时将灵丘(今山西省灵丘县)封给楚相春申君黄歇，结好楚国，并对韩、燕亦极力交好。在国内则积极发展生产，重整军备，进行抗秦准备。
秦昭襄王见赵违约不割六城，反而与东方诸国合纵对付秦国，遂于公元前259年10月，令五大夫王陵率军二十万兵伐赵，直攻赵都邯郸。
秦军以武安关为基地，动用30万大军围攻邯郸，战况异常激烈。秦军首先动用了云梯，在后方弩兵密集火力的掩护下发起冲锋。秦军弓弩手在不到4小时的时间就向邯郸发射了数十万支箭，随后步兵分成两部分。一部分架设云梯强登邯郸城墙，另一部分架冲车直攻城门。城头赵军冒着密集的箭雨进行顽强抵抗，首先是用弓箭还击，同时用长竹竿推倒秦军的云梯，在城头用滚木雷石打击登城秦军，同时用大锅将水烧开后泼向敌军。双方相持了一个多月，秦军战死两万人。被迫转入休整，同时派小股部队*扰赵军。赵军并没有呆板防守，而是不断派出部队趁夜出城偷袭秦军。这给秦军造成极大恐慌，严重影响了秦军士气。
公元前259年12月，在秦昭王严令下，秦军冒着北方凛冽的寒风再次大规模攻城，在赵军顽强抵抗下再次失利。赵军趁机出城主动出击秦军，秦军大败，撤退50里，伤亡超过1万人。悲观情绪蔓延在秦军中，秦军主帅王陵上书秦昭王，要么撤退，要么增援。秦昭王再次要求白起领兵出战但又遭到拒绝。联系到以往白起的所作所为，公元前258年，秦昭王在杜邮*害了一代名将白起。同时任命王龁接替王陵为主将，继续围攻邯郸。
公元前258年正月，王龁（hé）率十万援军及大量的兵备粮草到达邯郸。得到增援后的秦军对邯郸发起了第3轮也是最猛的一轮进攻。秦军动用超过3万弓箭手进行掩护射击。同时出动新型攻城塔配合攻城。攻城塔下面是一个巨大的4轮底座，用人力推动前进。上部是一座高大的塔楼，塔楼里面是多层盘旋而上的云梯，外面由厚木板掩护，顶端前部是一个可以开合的吊桥门。士兵在里面可以得到良好的保护，当接近城墙后放下吊桥门，士兵可以直接从塔内冲出蹬城作战。避免了以往云梯伤亡大的缺点。秦军攻势极为猛烈。在危机时刻，70多岁的赵国老将廉颇身披铠甲手持宝剑亲自上城指挥作战，赵军士气大振。高呼口号拼死抗击秦军。他们用绳索拴上巨石去撞毁秦军的攻城塔，同时发射密集的火箭焚毁秦军攻城塔。危机时刻，邯郸城内包括妇女儿童在内的平民全部登上城头参战。赵王自己也率宫卫步兵参战。在赵军顽强的抵抗下，秦军攻城再次失利，伤亡惨重士气低迷。秦昭王命王龁接替王陵指挥继续攻城。王龁指挥秦军连续攻打邯郸近五个月，依然没有攻下。同年10月，秦昭王命郑安平率军五万携带大量粮草支援王龁。此时的邯郸城外是超过30万秦军，城内守军死者伤员遍地皆是。粮食已经耗尽，城内军民已经到了吃死人肉的地步，邯郸城已经到了最危急的时刻。关键时刻，赵国平原君赵胜的外交战开始起作用。在赵胜及其部下的努力游说下，楚国和魏国出兵援救赵国。同时齐国开始陈兵燕国边境以威慑燕国可能对赵国东部的入侵。公元前258年12月初，楚国援军十万、魏国援军8万突破南线秦军防线抵达邯郸外围。12月底，魏楚联军对秦军发起强大攻势，同时邯郸城内守军出击配合，三国联军在魏国丞相信陵君的指挥下3面夹击城外秦军。已经在邯郸城下鏖战两年之久的秦军疲惫不堪，三面受敌，无力抗击三国联军的打击全线崩溃。秦军主力向西急退数百里后残部逃回汾城。而刚刚到达邯郸前线的秦将郑安平所部2万余人被联军团团包围在邯郸城南，在粮草断绝，突围无望的情况下只得全军降赵，邯郸之围遂解。三国联军乘胜西进进攻汾城。立足未稳的秦军主力全线崩溃，残部逃回河西地区。秦昭王被迫与三国议和。将以前占领的河东郡归还魏国；太原郡(即今山西太原)归还赵国；上党郡归还韩国。最终，历时3年之久的邯郸保卫战以赵国胜利告终。
赵国邯郸保卫战在历史上有重要意义。首先，邯郸保卫战沉重打击了秦国的嚣张气焰，造成秦国近30万军人的伤亡，严重消耗了秦国实力。直接造成秦国统一中国进程的推延。同时，邯郸保卫战是战国时期东方诸侯国合纵抗秦取得的第一次大胜。这直接导致秦国以往执行的全面打击政策的*。在此情况下秦国被迫改变以往策略，采取远交近攻、分化瓦解、各个击破的外交方针来分化离间东方各国之间的关系，这在秦国后来的统一战争中发挥了关键性作用。而从军事角度看，秦国在邯郸保卫战打响前就已经犯下一系列错误。首先是白起坑*40万赵军。这直接造成赵国上下对秦军充满刻骨的仇恨。最终在“报仇雪恨”的口号下赵国内部团结一致同仇敌忾，爆发出罕见的战斗力，这是秦国始料未及的。秦昭王仅仅从单纯的兵力对比出发，武断认为秦强赵弱，不顾大臣反对坚持攻赵，这已经是战略性失误。而在初战失利、屯兵坚城之下时，仍一意孤行不断增兵邯郸而不顾南线强大的魏、楚援军更是重大失误。这些都直接导致秦军的失败。赵国军民始终高昂的士气则是其制胜的关键。由于始终处于四面受敌的危险境地，因此赵国地区的人民普遍有强烈的尚武情节。自古以来世人皆知赵地民风强悍，从汉朝起就有“天下精兵尽出赵地”的说法。正是国民的尚武精神保证了赵国主力军队长平之战全军覆没的情况下依然可以组织起相当强大的战斗力。同时赵国优秀的军事指挥人才如廉颇等卓越的指挥部署也对战争胜利起到重要作用。在秦国灭亡六国的战争进程中，赵国的抵抗是最激烈的，秦国在灭亡赵国过程中付出的代价也是最惨重的。
