秦国兵败阏与之战后，认识到地缘上越过韩魏攻赵是不可行的。所以，必须要拥有长平高地。图中可知，上党控扼太行八陉中的四陉：轵关陉、太行陉、白陉、滏口陉。轵关陉连接河东与河内，是关中东向今河北的捷径。太行陉、白陉和轵关陉一样，不仅是是古河内地区的偏门，也是河内进入上党的孔道。滏口陉最重要，不仅联系上党和邯郸，还控制着赵都邯郸与故都晋阳的联络要道。由此可见，上党的得失直接关系到赵国的存亡。
秦始皇能成功灭赵，原因即是控制了上党高地。先利用偏师牵制赵国主力，而后发两军东出：一路自晋阳下井陉南击邯郸，一路自轵关陉北击邯郸。看图可知，即使李牧不被奸臣所害，他也不能改变赵国最终覆灭的结局。
公元前268年，秦军经轵关陉略取魏国怀邑。怀邑地处丹水入黄河咽喉，控制怀邑即可封锁上党地区对外联系的水路渠道。公元前264年，白起攻陷韩国九座城池，完全控制了河东，此地即成为秦国进行长平之战的大后方。公元前263年，白起再经轵关陉东出河内。前262年，白起攻陷野王。接着，白起又控制了太行陉。于是，韩国上党地区乃成为飞地。鉴于上党高地对邯郸居高临下的地理形势，赵国虎口夺食接受了冯亭献地，长平之战终于爆发。
廉颇受命后，立即领军穿滏口陉抵达长平，然后沿陶清河转入小东仓河边进入泫氏（今高平）。不久，廉颇按照山川形势布置了三条防线：百里石长城防线、丹河防线、空仓岭防线。
图为廉颇构筑的三道防线。
当廉颇正在上党布防时，秦国左庶长王龁已领兵自咸阳出发。他们取道渭水入黄河上溯抵达汾河口，然后进入汾河抵达新田。这一段水路居多，结合秦晋、秦魏争夺河西和河东数百年的情况来看，秦军对这段水路的水文情况掌握的十分熟悉。此外，水路运粮也远比陆路运粮方便（参考前647年的泛舟之役）。
王龁循汾河抵达新田后，立即溯着浍河以及其支流而上抵达了黄父，即险要的乌岭关。乌岭关海拔1400多米，是这一带的制高点，秦军登临其上即可东西远眺，以做敌情观察。走下乌岭关，秦军又转入梅河河谷到达水草丰美的河滩地马邑，之后秦军迅速转入沁水河抵达端氏邑。
当秦军携愤懑之气抵达端氏邑时，立即对廉颇的空仓岭防线发动了持续不断地攻击。”秦斥兵斩赵裨将茄。六月，献赵军，取二彰四尉。七月，赵军筑垒壁而守之。秦又攻其垒，取二尉，败其阵，夺西垒壁。“最终，赵军放弃了空仓岭，退到了丹水东岸。如果从防御的角度看，丹水比空仓岭更适合，起码它不受受到天井关的秦军夹击。
廉颇以水宽谷深的丹水为依托，全力加固防线。同时，制高点大粮山和韩王山可鸟瞰丹河河谷数十里，敌我动静，几乎全被廉颇掌握。从此，”廉颇坚壁以待秦，秦数挑战，赵兵不出“。实力强而急于求战的秦军一筹莫展，始终不能跨过丹河，战事遂陷入胶着。于是，军事斗争让与了政治调解。可刚即位三年的赵孝成王显然不是享国46年的秦昭襄王的对手。不久，赵国中了秦国的离间计。廉颇被年轻气盛的赵括替代，秦将白起也悄然来到前线。
史载赵括先“悉易约束，易置军吏“，后中了白起的诱敌深入之计。赵军久攻秦壁不下，继续增添兵马。这时，一部秦军溯秦川水绕到百里石后方；一部秦军沿着小东仓河突破赵军丹河防线，随即秦军主力迅速填满，将赵军主力与辎重部队彻底隔绝。如此，赵军主力被秦军主力和奇兵包围在了泫氏—长平关—故关—泫氏这片方圆五十余公里的三角地带，赵军辎重部队被秦军包围在了大粮山地区。赵军主力兵多粮少，辎重部队兵少粮多，两方不能互通。
等而围之，这在兵法上从无先例。实际上，白起成功的关键是利用了长平地区貌似河谷开阔，实际出口极少的地理特点。为防有可能出现的增援部队撕开百里石防线，秦昭襄王亲往河内，以秦国户口为交换条件紧急征发年15岁以上的男子发往长平。赵军陷入绝境。46天后，赵括将主力分为四队，组织轮番突击不遂，最后他亲自上阵，率精兵强行突围，被秦军当即射杀。主将战殁，赵军遂降，而秦国精壮经此战也损失过半。