為了打破這種不利的局面，秦國實施了離間計，派人攜帶重金前往趙國的都城邯鄲，收買趙王左右的權臣，離間趙王與廉頗之間的關系。這些權臣在收受了秦國的賄賂之後，開始四處散布流言：說廉頗固守防禦，只守不攻，是因為要討好秦軍，以尋機投降秦國。秦軍最害怕的不是廉頗，而是趙國的大將趙括。糊塗透頂的趙王本來就認為廉頗怯戰，聽到這些流言之後，改變了主意，將廉頗從前線調回，任命趙括接替廉頗做了趙軍的統帥。趙括是趙國名將趙奢的兒子，只知道誇誇其談，紙上談兵，而沒有實戰經驗。他到了長平後，馬上改變廉頗的只守不攻、以逸待勞的戰略防禦方針，積極籌劃戰略進攻，企圖一舉而勝，奪回上黨，好向趙王邀功。秦王見離間計得逞，立即任命驍勇善戰的大將白起代替王乾出任秦軍統帥。為了避免引起趙軍的警惕，秦王命軍中對此嚴守秘密。白起針對趙括沒有實戰經驗、魯莽輕敵的弱點，采取後退誘敵、圍困聚殲的作戰方針，對兵力作了周密的部署。
公元前260年，趙括統帥趙軍向秦軍發起了大規模進攻。兩軍交鋒後，秦軍的誘敵部隊隨即假裝失敗後退。趙括不問虛實，立即率領趙軍開壘出擊，長驅直入，攻擊秦軍營壘。秦軍早有防備，趙軍不能攻下秦軍的營壘，只好在陣前硬耗，士氣消沉。與此同時，秦將白起派出兩支騎兵部隊，在趙軍的左右兩翼迂回攻擊，切斷了趙軍的退路。秦軍為防止趙軍突圍在趙軍被合圍後，迅速出動輕兵反複沖擊趙軍，以挫其兵鋒。合圍圈中的趙軍初戰不利，趙括為防趙軍被分割殲滅，命全軍修築營壘工事，連成一片，堅守待援。趙軍在長平被圍的消息傳至邯鄲，趙統治集團深為震驚，舉國震動。趙國在全國搜集留守部隊，竭盡全力援救長平。為防止趙軍內外聯合破圍，秦昭襄王親赴河內盡征十五歲以上男子從軍，組建了打援兵團自河內直插丹朱嶺，在出趙軍長平大本營之後，實施更加深遠的縱深包圍，徹底地阻斷了邯鄲與長平之間的一切聯系。在被圍困了幾個月後，趙軍缺糧斷草，只得殺馬充饑，饑寒交迫中的士兵，加上傷病的困擾，逐漸人心離散，斗志全無。絕望之中的趙括將趙軍的精銳部隊分成四隊，試圖通過輪番沖擊，企圖殺出一條血道突出包圍圈，但未成功。趙括也在帶領士兵突圍的時候被秦軍亂箭射死。
趙軍大將戰死，喪失統帥，內無糧草，外無救兵，突圍無望，在絕望之中，軍心崩潰，四十萬趙軍在萬般無奈之下，集體放下武器向秦軍投降。趙軍投降秦國之後，由于人數實在太多，秦將白起怕投降的趙軍日後一旦反叛難以鎮壓，便心生殺機。除了讓其中年少體弱的240人回到趙國以外，其余的40萬趙卒全部被坑殺于長平之外。40萬個生命就這樣在瞬間消逝，這是中國古代戰爭史上最令人心酸的一幕。但是，悲慘的曆史並沒有因為這40萬生靈的鮮血而停下固執的腳步，僅僅幾十年之後，同樣的慘劇又上演了。
項羽坑殺秦降卒二十萬
秦二世二年(公元前208年)，秦將章邯在鎮壓了陳勝、吳廣起義之後，又打敗項梁領導的反秦武裝，攻破邯鄲。趙王歇和張耳也被秦將王離率領的20萬秦軍圍困于巨鹿。同時秦將章邯也率軍20萬屯于巨鹿南數里的棘原，修築甬道為圍城的秦軍輸送糧草。趙將陳余率軍數萬屯于巨鹿之北，但由于兵力懸殊，不敢前往救援。為解救巨鹿之圍，楚懷王派出兩路兵馬，一路軍隊前往巨鹿解趙國之圍，以宋義為主帥，項羽為副帥，另一支軍隊進攻關中，以劉邦為主帥，並許諾說誰先攻下關中，就封誰為關中王。
項羽進攻秦軍之前，雖已有十幾路諸侯軍抵達巨鹿前來救援，但都懾于秦軍威力，只是屯兵于外圍，不敢出戰。當楚軍進攻秦軍的時候，各路諸侯軍仍閉門不出，各個將領只是從營壘上觀望。項羽率領全部楚軍渡過河水，下令全軍破釜沉舟，每人攜帶三日口糧，以示決一死戰之心。楚軍以一當十，奮勇死戰，九戰九捷，大敗章邯軍，齊、燕等各路援軍亦沖出營壘助戰，俘王離，殺其副將，解巨鹿之圍。後來，項羽日夜兼程渡三戶津(古漳水渡口，今河北滋縣西南)，斷秦軍歸路，大敗秦軍。章邯進退無路，率軍20萬請降。秦軍主力遂告覆滅。但不久之後，項羽擔心秦朝降軍生變，便把20萬的降兵活埋了。這是中國曆史上發生的第二次大規模的屠殺俘虜的事件。