秦趙戰場上，廉頗與秦軍打起了消耗戰，廉頗這一耗，秦國可就吃不消了。因為長平距離趙國近，趙國運輸糧草、補充兵力都比較方便。而秦軍是遠徵到此，補充糧草、兵力都比較麻煩。這一場戰爭如果就這樣耗下去，秦國最後肯定占不到便宜。那麼，秦國會採取什麼辦法來打破這個僵持的局面呢？
長平戰場廉頗積糧之處，後來被稱為「米山」，明代李雪山還寫詩《詠米山》來追思廉頗：「積雪如山夜唱籌，廉頗為趙破秦謀。將軍老去三軍散，一夜青山盡白頭。」《山西通志》卷二百二十六《藝文四十五》，影印文淵閣《四庫全書》，台灣「商務印書館」1986年版）可惜，廉頗將軍的勝謀無法實施下去，因為他被解職了。這是為什麼呢？
當時，秦相范雎派人到趙國花費千金實施反間計，到處宣揚秦國最怕的是趙奢的兒子趙括擔任統帥，現在的統帥廉頗太容易對付了，而且他就要投降秦國了（秦相應侯又使人行千金於趙為反間，曰：「秦之所惡，獨畏馬服子趙括將耳，廉頗易與，且降矣。」《史記·白起王翦列傳》）。
趙孝成王本來對廉頗軍隊初戰失利已經非常惱火，而且廉頗又堅守營壘決不出戰，再加上聽到這麼多傳言，於是信以為真，派趙括取代了廉頗任趙軍主帥，率兵攻擊秦軍（趙王既怒廉頗軍多失亡，軍數敗，又反堅壁不敢戰，而又聞秦反間之言，因使趙括代廉頗將以擊秦。《史記·白起王翦列傳》）。
趙括是趙國名將趙奢的兒子，自幼熟讀兵法，勤習弓馬，成年後，更是儀錶雍容，言談不凡。趙括談論兵法頭頭是道，連他的父親趙奢都辯論不過他。再加上趙括年輕、血氣方剛，他上戰場指揮作戰，未必就比廉頗差。秦國使反間計卻找來這麼一個對手，秦國這一招使對了嗎？
秦國得知趙括代替廉頗統領趙軍，立即暗中派白起擔任秦軍的上將軍，讓王齕擔任副將，並且嚴令軍中誰敢泄露白起出任最高軍事主官，格殺勿論（陰使武安君白起為上將軍，而王齕為尉裨將，令軍中有敢泄武安君將者斬。《史記·白起王翦列傳》）。
趙括一到任，立即改變廉頗的策略，主動出兵進擊秦軍。秦軍假裝戰敗而逃，同時布置了兩支秘密部隊逼近趙軍。趙軍乘勝追擊，一直追到秦軍營壘；但秦軍營壘非常堅固，趙軍死活攻不進去。此時，秦軍的一支兩萬五千人的突襲部隊突然切斷了趙軍的後路，另一支五千騎兵的快速反應部隊迅速揳入趙軍的營壘之間，切斷了趙軍的前軍和後軍之間的相互聯繫，把趙軍分割成孤立的兩個部分，趙軍的運糧通道也被秦軍堵死（秦奇兵二萬五千人絕趙軍後，又一軍五千騎絕趙壁間，趙軍分而為二，糧道絕。《史記·白起王翦列傳》）。這時，秦軍派出輕裝精兵實施攻擊，趙軍交戰失利，被迫構築壁壘，頑強固守，等待援兵。秦昭襄王得知趙國糧道已被截斷，興奮得不得了，親自趕到前線，賜給全國百姓每人一級爵位，徵調秦國十五歲以上的青壯年全部趕赴長平戰場，阻截趙國救兵，斷絕趙軍軍糧。
到了九月，長平的趙國士兵斷糧已達四十六天，軍中已有人暗中殺人以充饑。困厄至極的趙軍撲向秦軍，發動攻擊，打算突圍。他們編成四隊，輪番進攻了四五次，但是，仍然無法突圍。趙括急紅了眼，親自披掛上陣，帶領精銳士兵與秦軍搏殺，最後被秦軍射死。趙軍大敗，四十多萬人向秦軍投降（至九月，趙卒不得食四十六日，皆內陰相殺食。來攻秦壘，欲出。為四隊，四五復之，不能出。其將軍趙括出銳卒自搏戰，秦軍射殺趙括。《史記·白起王翦列傳》）。
趙軍的大敗，證明了秦國反間計的成功。
趙軍投降之後，如何處理這四十多萬降兵，是一個問題。當時，秦軍主帥白起忖度，前些時候秦軍拿下上黨，上黨的百姓不甘心作秦國的臣民而逃往趙國。而趙國士兵變化無常，不全部殺掉他們，恐怕要出亂子。於是用欺騙手段把趙國降兵幾乎全部活埋了，只放回了未成年的二百四十人。長平這一仗，據《史記》記載，秦軍一共殺死趙軍四十五萬人，趙國舉國震驚（武安君計曰：「前秦已拔上黨，上黨民不樂為秦而歸趙。趙卒反覆，非盡殺之，恐為亂。」乃挾詐而盡坑殺之，遺其小者二百四十人歸趙。前後斬首虜四十五萬人。趙人大震。《史記·白起王翦列傳》）。就這樣，秦軍以異常野蠻的屠殺，結束了規模空前的長平之戰，而長平也成為中國歷史上一個悲苦的記憶。