在形式对赵国极为不利的情况下又是李牧临危受命，他仍然是以劣势兵力绕过番吾，与秦军在番吾西方二十里处进行会战，以五万不到兵力，击溃杨端和十万大军，杨端和不得已引军退至魏境邺城。赵王迁大喜，命李牧为大将军，司马尚为副，沿太原汾水以北地区、阏与、番吾布防，抵御秦军。
秦国经过数年连续攻赵，极大地削弱了赵国实力，但一时无力灭亡赵国。于是秦国转攻韩国，公元前231年，攻下韩国南阳，次年，秦内史滕率军北上，攻占韩国都城阳翟（今河南禹州市），俘虏韩王安，在韩地设置颍川郡，韩国灭亡。
公元前229年，秦大举攻赵，名将王翦率军由上党（今山西长治市）出井陉（今河北井陉县），端和由河内进攻赵都邯郸。大将李牧再次迎战，双方屡有胜负，陷入僵局，相持一年之久。
秦军不得进，利用反间计，以重金贿赂赵王宠臣郭开，他在赵王面前散布李牧、司马尚想谋反，赵王中计，派赵葱和齐将颜聚代李牧。李牧不从命，赵国暗中布置圈套捕获李牧并斩杀了他，撤换了司马尚。赵国临战而亲佞臣诛良将。三个月后，秦将王翦乘势急攻，大破赵军，杀赵葱，虏赵王迁及颜聚。赵公子嘉带领宗族数百人逃代（今河北蔚县四北），自立为王。但此时赵国已名存实亡，秦于赵地设邯郸郡。
李牧无辜被害，使赵国自毁长城，也使后人无不扼腕叹恨。胡三省注《通鉴》时，将李牧的被害与赵国的灭亡联系在一起：“赵之所侍者李牧，而卒杀之，以速其亡。”司马迁在《史记·赵世家贸》中说赵王迁“其母倡也”，“索无行，信谗，故诛其良将李牧用郭开”。司马迁因赵王而迁怒其母，可见其何等义愤。
秦灭了韩，楚、魏、赵也名存实亡，燕、齐亦危在旦夕。地处赵国东北方的燕国是一个弱小的国家。当初，燕王喜为了结好于秦国，曾将太子丹交给秦国作人质。
太子丹见秦王政决心兼并列国，又夺去了燕国的土地，就偷偷地逃回燕国。他恨透了秦国，一心要替燕国报仇。但他既不操练兵马，也不打算联络诸侯共同抗秦，却把燕国的命运寄托在刺客身上。他把家产全拿出来，找寻能刺秦王政的人。
后来，太子丹物色到了一个很有本领的勇士，名叫荆轲。他把荆轲收在门下当上宾，把自己的车马给荆轲坐，自己的饭食、衣服让荆轲一起享用。荆轲当然很感激太子丹。
秦国大将王翦占领了赵国都城邯郸，一直向北进军，逼近了燕国。
燕太子丹十分焦急，就去找荆轲。太子丹说：“拿兵力去对付秦国，简直像拿鸡蛋去砸石头；要联合各国合纵抗秦，看来也办不到了。我想，派一位勇士，打扮成使者去见秦王，挨近秦王身边，逼他退还诸侯的土地。秦王要是答应了最好，要是不答应，就把他刺死。您看行不行？”
荆轲说：“行是行，但要挨近秦王身边，必定得先叫他相信我们是向他求和去的。听说秦王早想得到燕国最肥沃的土地督亢（在河北涿县一带）。还有秦国将军樊于期，现在流亡在燕国，秦王正在悬赏通缉他。我要是能拿着樊将军的头和督亢的地图去献给秦王，他一定会接见我。这样，我就可以对付他了。”
太子丹感到为难，说：“督亢的地图好办；樊将军受秦国迫害来投奔我，我怎么忍心伤害他呢？”
荆轲知道太子丹心里不忍，就私下去找樊于期，跟樊于期说：“我有一个主意，能帮助燕国解除祸患，还能替将军报仇，可就是说不出口。”
樊于期连忙说：“什么主意，你快说啊！”
荆轲说：“我决定去行刺，怕的就是见不到秦王的面。现在秦王正在悬赏通缉你，如果我能够带着你的头颅去献给他，他准能接见我。”
樊于期说：“好，你就拿去吧！”说着，就拔出宝剑，抹脖子自杀了。
太子丹事前准备了一把锋利的匕首，叫工匠用毒药煮炼过。谁只要被这把匕首刺出一滴血，就会立刻气绝身死。他把这把匕首送给荆轲，作为行刺的武器，又派了个年才13岁的勇士秦舞阳，做荆轲的副手。
公元前227年，荆轲从燕国出发到咸阳去。《史记》中有这样一段精彩的描述：“太子及宾客知其事者，皆白衣冠以送之。至易水之上，既祖，取道，高渐离击筑，荆轲和而歌，为变徵之声，士皆垂泪涕泣。又前而为歌曰：‘风萧萧兮易水寒，壮士一去兮不复还！’”
大家听了他悲壮的歌声，都伤心地流下眼泪来。荆轲拉着秦舞阳跳上车，头也不回地走了。
荆轲到了咸阳。秦王政一听燕国派使者把樊于期的头颅和督亢的地图都送来了，十分高兴，就命令在咸阳宫接见荆轲。
朝见的仪式开始了。荆轲捧着装了樊于期头颅的盒子，秦舞阳捧着督亢的地图，一步步走上秦国朝堂的台阶。
秦舞阳一见秦国朝堂那副威严样子，不由得害怕得发起抖来。
秦王政左右的侍卫一见，吆喝了一声，说：“使者干么变了脸色？”
荆轲回头一瞧，果然见秦舞阳的脸又青又白，就赔笑对秦王说：“粗野的人，从来没见过大王的威严，免不了有点害怕，请大王原谅。”
秦王政毕竟有点怀疑，对荆轲说：“叫秦舞阳把地图给你，你一个人上来吧。”
荆轲从秦舞阳手里接过地图，捧着木匣上去，献给秦王政。秦王政打开木匣，果然是樊于期的头颅。秦王政又叫荆轲拿地图来。荆轲把一卷地图慢慢打开，到地图全都打开时，荆轲预先卷在地图里的一把匕首就露出来了。
秦王政一见，惊得跳了起来。
荆轲连忙抓起匕首，左手拉住秦王政的袖子，右手把匕首向秦王政胸口直扎过去。
秦王政使劲地向后一转身，把那只袖子挣断了。他跳过旁边的屏风，刚要往外跑。荆轲拿着匕首追了上来，秦王政一见跑不了，就绕着朝堂上的大铜柱子跑。荆轲紧紧地逼着。
两个人像走马灯似地直转悠。
旁边虽然有许多官员，但是都手无寸铁；台阶下的武士，按秦国的规矩，没有秦王命令是不准上殿的，大家都急得六神无主，也没有人召台下的武士。
官员中有个伺候秦王政的医生，急中生智，拿起手里的药袋对准荆轲扔了过去。荆轲用手一扬，那只药袋就飞到一边去了。
就在这一眨眼的工夫，秦王政往前一步，拔出宝剑，砍断了荆轲的左腿。
荆轲站立不住，倒在地上。他拿匕首直向秦王政扔过去。秦王政往右边只一闪，那把匕首就从他耳边飞过去，打在铜柱子上，“嘣”的一声，直迸火星儿。
秦王政见荆轲手里没有武器，又上前向荆轲砍了几剑。荆轲身上受了多处剑伤，自己知道已经失败，苦笑着说：“我没有早下手，本来是想先逼你退还燕国的土地。”
这时候，侍从的武士已经一起赶上殿来，结果了荆轲的性命。站在台阶下的秦舞阳，也早就给武士们杀了。
荆轲刺秦王，这一戏剧性的历史瞬间，包含着无数种足以改变历史的一触即发的可能性。而正因为如此，几千年来这个不变的话题始终为文人学士们所津津乐道。
如果太子丹没能够逃出秦国；如果荆轲未能取下樊於期的项上人头；如果太子丹有耐心纵荆轲去等待那个重要而又神秘的人物；如果荆轲能够在殿上出手不凡以活捉或者结果秦皇……那么中国甚至世界的文明史将必然会发生一系列巨大的改变。
当然，这么多“如果”也仅限于其作为虚拟语态的假设，史实是：秦始皇万分幸运地躲过了这一劫以及前前后后无数次足以改写史书的劫数，安安稳稳地坐上了天子的交椅，依靠其过人的才干谋略和胆识统一了中国，一并统一了文字、统一了度量衡、更统一了华夏各民族的心，使它们紧紧团结在一起，始终不离不弃。而对于荆轲，历史有一句最公正的评价：不以成败论英雄。
行刺失败后，秦王便以此为借口，派王翦率兵攻打燕国，秦军在易水（今河北易县境内）之西破燕军。公元前226年，王贲攻蓟（今北京西南），破燕太子军，夺取蓟城。燕王喜及太子丹率公室卫军逃辽东（今辽宁辽阳）。秦将李信带兵乘胜追击至衍水（今辽宁太子河），再败太子丹军，消灭了燕军主力。燕王杀太子丹向秦求和，秦国未允。但鉴于燕、赵的残余势力已不足为患，为集中兵力攻魏、楚，故暂停进攻。
早在秦军攻取燕都时，秦国已把进攻目标转向楚国。公元前226年，秦王政问诸将攻楚需要多少兵力，老将王翦认为楚国地广兵强，必须有60万军队才能伐楚，而李信则说只用20万军队就能攻下楚国。秦王以为王翦因年老怯战，没有听取他的意见，派李信和蒙恬率军20万攻打楚国。公元前225年秦军南下攻楚，楚将项燕率军抵抗。秦军开始进军顺利，在平舆（今河南汝南县东南）和寝（今河南沈丘县东南）击败楚军，进兵到城父（今河南宝丰县东）。项燕率军反击，在城父大败秦军，李信败逃回国。公元前224年，秦王政亲自向王翦赔一礼，命他率60万大军再次伐楚，双方在陈（今河南淮阳县）相遇，王翦按兵不动，以逸待劳，楚军屡次挑战，秦军不与交战，项燕只好率兵东归。王翦乘楚军退兵之机，挥师追击，在蕲（今安徽宿州市）大败楚军，杀楚将项燕。次年，秦军乘胜进兵，俘虏楚王负刍，攻占楚都郢（今湖北荆州市），设置郢郡，楚国灭亡。
五国灭亡后，只剩下东方的齐国和燕赵残余势力。公元前222年，秦将王贲率军歼灭了辽东燕军，俘虏燕王喜，回师途中又在代北（今山西代县）俘获赵国余部代王嘉，然后由燕地乘虚直逼齐国。齐王建慌忙在西线集结军队，准备抵抗。公元前221年，秦军避开西线齐军主力，从北面直插齐国都城临淄（今山东淄博市）。在秦国大兵压境的形势下，齐王建不战而降，齐国灭亡。
秦统一六国战争的胜利，是由于秦国在战争中战略战术运用得当。秦王政在位时期，国力富强，有足够的人力物力供应战争，在战略上处于进攻态势，势如破竹，摧枯拉朽，相继灭掉诸国。在战术上，秦国执行了由近及远，先弱后强的方针，首先灭掉了毗邻的弱国韩赵，然后中央突破，攻燕灭魏，解除了北方的后顾之忧。最后消灭两翼的强敌齐楚，这种战术运用是符合实际情况的。在具体战役中，秦国运用策略正确，如在灭韩赵的战争中，根据具体情况，而不是完全机械地按“先取韩以恐他国”的既定方针，而是机动灵活，赵有机可乘则先攻赵，韩可攻则灭韩。灭楚战役是在检讨了攻楚失策后，根据楚国实力集中优势兵力攻楚而取胜的。攻打齐国避实就虚，出奇制胜。相反，六国方面势力弱小，在战略上又不能联合，各自为战，根本不能阻挡秦国的进攻，战争中消极防御，被动挨打，以至一个个被秦国灭亡。