廉颇听说这个消息后，传令各营垒用心把守，不要与秦兵交战；又让士卒挖地几丈深，里面注满了水，军中官兵都不解其意。此时，王龁大军已到，在距金门山十里处驻扎。他先分兵攻打二鄣城，盖负、盖同出战都失败。王龁乘胜又攻打光狼城。冯亭也败阵，跑回金门山大营，廉颇接纳了他。秦兵又来攻垒，廉颇传令：“出去交战的，虽然胜了也要斩头！”王龁久攻不下，就把营地往前移动，离赵营仅五里，挑战几次，赵兵就是不出战。王龁说：“廉颇是老将，他率军作战，老成持重，很难对付。”偏将王陵献计说：“金门山下有一条流涧，名叫杨谷，秦、赵两国军队，共用这条涧水。赵军营垒在涧水东面，而秦军营垒在西边，水势从西向东南流，如果绝断此涧，使水不再向东流，赵军用不上水，过不了几天军中必会大乱，我们就趁乱攻击他们，定能取得胜利。”王龁认为他说得对，就派士卒将涧水绝断。至今杨谷又叫绝水，就因为这个。谁知道廉颇早挖好了深坎，注水有余，军营中日用水并不匮乏。秦、赵两军相持了四个月，王龁一仗也没打成，真是无可奈何，就派人回去告诉了秦王。秦王召范睢来商议对策。范睢说：“廉颇打仗很有经验，知道秦军强大，不轻易交战，他认为秦军远道而来，不能持久，想先拖垮我们，而后趁机攻击。如果这个人不除掉，我们最终也攻占不了赵国。”秦王问：“你有什么计谋，可以除掉廉颇呢？”范睢让旁人退下，然后对秦王说：“要除掉廉颇，必须要用反间计，如此这般……非得花费千金不可。”秦王大喜，立刻将千金交付范睢。范睢于是派他的心腹门客从小道进入邯郸，用千金贿赂了赵王的大臣将领，散布谣言说：“赵军将领中唯有马服君最勇猛，听说他的儿子赵括勇猛超过了他的父亲，如果任用他为大将，必将势不可挡！廉颇年老而且胆怯，屡战屡败，死亡的士卒已有三四万，如今又被秦兵所逼迫，用不了多久就会投降秦国。”赵王先前听说赵茄被杀，连失三城，就派人去长平催促廉颇出战。廉颇坚持坚壁固守的计策，不肯出战。这时，赵王已怀疑他胆怯，等听到左右大臣将领的话，信以为真，于是就召来赵括问道：“你能为我攻击秦军吗？”赵括回答说：“秦国若是任用武安君为大将，我还得筹划一番；若是王龁，就不值一提了。”赵王问：“为何这么说？”赵括说：“武安君数次统帅秦军，先在伊阙打败韩、魏，斩首二十四万；再攻打魏国，夺取大小六十一城；又向南攻击楚国，攻克鄢、郢，平定巫、黔；回头又再攻打魏国，击败大将芒卯，斩首十三万；又攻打韩国，攻克五城，斩首五万；又斩赵将贾偃，将他的二万兵卒沉溺于河中，战必胜，攻必取，威名显扬，各国军士望风而栗，我若与他对垒交战，胜负各半，所以我还真得筹划一番。说到王龁，他是秦军新任用的大将，只是趁廉颇胆怯，才敢深入；若是遇上我，就像秋风扫落叶一样，实在不值一提。”赵王十分高兴，当即任命赵括为上将，赐给黄金彩帛，派他带着符节去替代廉颇，又给他增加精兵二十万。赵括检阅完军队，用车装载着黄金彩帛，回家拜见母亲。他母亲问道：“你父亲临终留下遗言，告诫你不要作赵将，你今日为何不推辞？”赵括说：“不是不想辞，无奈朝中没人能比得上我！”他母亲于是上书赵王说：“赵括白读了他父亲的兵书，不知变通，不是个将才，请大王不要派他去！”赵王召来赵括的母亲，亲自询问。他母亲说：“赵括的父亲赵奢为将军时，所得赏赐，全部分给军中士卒，接受任命之日，就住宿在军中，从不问家事，与士卒同甘共苦；每件事都广泛征求众人意见，不敢独断专行。如今赵括一为将，就傲慢无比，军吏无人敢仰视，所赏赐的黄金彩帛，全部拿回自己家。作为将军怎能如此？赵括父亲临终时，曾告诫我说：‘赵括若为将军，赵兵必败！’我十分赞同，请大王另选良将，万万不可任用赵括！”赵王说：“我的决心已下定了。”赵括母亲说：“大王不听我的劝告，若是兵败，请不要连累我们一家。”赵王应允了。赵括于是率领军队出邯郸，往长平进发。
再说范睢所派的门客，还在邯郸，他四处仔细打听，知道了赵括向赵王所说的全部内容，并知道了赵括已被任命为大将，便连夜赶回咸阳报信。秦王与范睢商议道：“看来此事非得武安君来了结了。”于是就改派白起为上将，王龁为副将，传令军中严守秘密，若是有人泄漏武安君为将者，一律斩首。再说赵括来到长平关，廉颇验过了他的符节，就把军籍交给了他，自己带着几百个亲兵回邯郸去了。赵括一上任，就把廉颇的计划、制度全部更改，军垒合并成大营。此时冯亭正在军中，几次规劝赵括，他都不听。又把以前的将领撤掉，换上自己所带的将士。还严厉命令道：“秦兵若是前来，每个将士都要奋勇争先。如果得胜，立即追逐，不让一个秦兵逃回去！”此时，白起已来到秦军大营，他听说赵括更改了廉颇的计划和命令，就先派出三千个士卒出营挑战。赵括则一下子出兵一万来迎战，秦军大败逃回。白起登高观望赵军，对王龁说：“我知道怎样才能战胜他了！”赵括打胜了这一场小仗，高兴得手舞足蹈，派人去秦营下战书挑战。白起让王龁在战书上批道：“来日决战。”然后退军十里，又驻扎在王龁先前建立军营的地方。赵括高兴地说：“秦兵害怕我了！”于是杀牛犒劳军士，传令说：“来日大战，定要活捉王龁！”白起安营已定，便召集诸将听令。派将军王贲、王陵率万人列阵，与赵括轮番交战，只能输不能赢，引得赵军来攻秦军营壁，便算立功。
再派大将司马错、司马梗二人，各领兵一万五千，从边道绕到赵军营地的后面，断绝运粮道路。又遣大将胡伤率兵二万，驻扎在附近，只等赵军打开营壁出来追逐秦军时，立刻杀出，将赵军截为两段。又遣大将蒙骜、王翦各率轻装的骑兵五千，伺候接应。白起与王龁坚守大本营。正是：“安排地网天罗计，待捉龙争虎斗人。”再说赵括吩咐军中，四更做饭，五更准备行装，黎明时列阵前进。行进不到五里，就遇见了秦兵，两阵对峙，赵括派先锋傅豹出马，秦将王贲应战，交战三十多回合，王贲败退逃跑，傅豹在后追击，赵括又派王容率兵帮助。
又遇上秦将王陵，略战了几个回合，王陵又败。赵括见赵兵连连得胜，就亲自率领大军追击。冯亭此时又劝告说：“秦人多奸诈，他们的失败不可信。
元帅不要再追击了！”赵括不听，追奔了十余里，来到了秦军营门前。王贲、王陵绕营而逃，营门并没有打开。赵括传令一齐攻打，连打了几天，秦军固守营地，无法攻入。赵括派人回去催促后面的援军，转移营地，一齐进攻。
只见赵将苏射飞骑而来，报告说：“后营被秦将胡伤率兵阻挡了，不得前来！”赵括大怒道：“胡伤如此无礼，我当亲自前往！”派人探听秦军的行动，回报道：“西路军马最多，而东路无人。”赵括指挥军队向东路转移。行进不到二三里，大将蒙骜从斜刺里杀出，大喊道：“赵括，你已中了武安君之计，还不投降！”赵括大怒，挺戟就要与蒙骜交战，偏将王容站出来说：“不劳元帅，让我来立功。”便与蒙骜交锋起来。这时，王翦率领的一支军队又杀到，赵兵死伤很多。赵括预料一时难以取胜，便鸣金收兵，随便找了一处有水草的地方安营。冯亭又一次劝告说：“作战靠的是一股锐气，现在我们虽然失利，但若能拚命战斗，还可以脱身回归本营，在那里尽力抗击敌人。若在这里安营，前后都受到夹击，困境重重，以后再也不可能逃脱出去！”赵括依然不听。命令军士筑成长型营垒，坚壁固守；一面派骑兵飞速赶回赵国，向赵王求援，一面又催促后面的军队赶紧运来粮饷。谁知运粮的道路，又被司马错、司马梗领兵阻断。白起的大军阻在前方，胡伤、蒙骜等大军又截断了后路，秦军每天传武安君的命令，招赵括投降。赵括这时才知道白起真的在军中，吓得心胆俱裂，魂不附体。
再说秦王得到武安君的捷报，知道赵括兵困长平，就亲自来到河内，征召壮丁，凡年龄在十五岁以上的，都令他们从军，分几路掠取赵军的粮草，阻绝赵国的救兵。赵括被秦军围困了四十六天，军中无粮，士卒自相残杀而食，赵括也禁止不了。于是把军兵分为四队，傅豹一队向东，苏射一队向西，冯亭一队向南，王容一队向北。吩咐四队，一起鸣鼓，夺路杀出重围。谁知武安君白起，又预选了射箭手，环绕着赵军的营垒埋伏，一见营垒中出来人，不管是兵卒还是将领，举箭便射。四队军马，突围了三四次，都被射回来。
又过了一个月，赵括实在压不住心头的愤怒，挑选了上等精锐兵卒五千人，都穿戴上重铠甲，骑坐骏马，他自己握戟当先，傅豹、王容紧随其后，拚死突围。王翦、蒙骜二将一起上来阻击，赵括大战了几个回合，还是冲不出去，转身想回营垒，突然马摔倒坠地，被乱箭射死。赵军大乱，傅豹、王容也被射死。苏射想带着冯亭一同逃走，冯亭说：“我三次劝告都不听从，现在到了这种地步，真是天意啊！又何必要逃走呢？”拔剑自刎而亡。苏射逃脱了出来，进入边远的胡地。白起竖起了招降旗，赵军都弃兵解甲，跪在地上投降，还高喊“万岁”。白起让人割下赵括的脑袋，往赵军营地去招降。营中军士还有二十多万，听说主帅被杀，没有人再敢出来作战，都愿意投降。胄甲兵器，堆积如山，营中一切，都归秦军所有。白起与王龁商议道：“先前秦国已攻克野王城，上党也在掌握之中，那些士卒百姓却不愿依附秦国，而愿意去归附赵国。现今赵军兵卒先后投降的，总合起来将近有四十万人，如果一旦兵变，靠什么来制止呢？”于是将投降的士卒分为十营，派十位将军统率，又配上二十万秦军，各赐给牛肉和酒，扬言说：“明天武安君将要挑选赵军士卒，凡是精锐能战的，发给兵器，带回秦国，随时准备征用；老弱病残，都发回赵国。”赵军士卒大喜。这一天夜里，武安君密传了一道命令给十位将军：“一更的时候，凡是秦兵，头上都要系一片白布襄。凡是头上没有白布的，就是赵国人，应当全部杀光。”秦兵奉令，在一更的时候一起行动。投降的士卒根本没有准备，又没有武器，只能束手就毙。又有蒙骜、王翦等将军领着军士巡逻，那些逃出营门的降卒，抓住便杀。四十万军卒，一夜之间全被杀尽。血流淙淙有声，杨谷的水，都变成了红色，至今还被称为丹水。武安君收集降卒的头颅，堆积在秦军营垒之间，称为头颅山。还在上面修盖了一座台，这座台十分高大，也称作白起台。后来唐玄宗巡幸到此，凄然长叹，命高僧三藏设水陆道场七昼夜，超度亡魂，又命名杨谷为省冤谷。
史臣有诗云：高台百尺尽头颅，何止区区万骨枯！矢石无情缘斗胜，可怜降卒有何辜！总计长平之战，前后斩杀赵军兵卒共计四十五万，只留存年少者二百四十人没杀，放他们回邯郸，用以宣扬秦国的威势。