公元前262年，秦国军队攻取韩国的野王（河南沁阳县）。秦军占领野王后，截断了韩国上党郡（山西东南部长治附近）同韩国本土之间的联系。韩国上党太守冯亭见通往本土的归路已绝，就以上党投赵，求得赵的保护，赵国接受了上党，并封冯亭为华阳君。由此，秦国与赵国发生了激烈的大规模战争，即长平之战。
公元前260年，秦国左庶长王龁率兵向上党进攻，赵国派老将廉颇驻守长平（山西高平）。赵军士卒犯秦斥兵，秦斥兵斩赵裨将茄。六月，败赵军，取二鄣四尉。七月，赵军筑垒壁而守。秦军又攻赵军垒壁，取二尉，败其阵，夺西垒壁。双方僵持多日，赵军损失巨大。廉颇根据敌强己弱、初战失利的形势，决定采取坚守营垒以待秦兵进攻的战略。赵军在今长治县八义乡东坪、西坪驻兵，并在石后堡建立堡垒，扼守三关要道，与秦军相持3年之久。
正因为廉颇据险坚守，寻机待变，难以支撑的秦国才使出反间计，散布廉颇容易对付，而且有降秦之意，秦国真正害怕的是赵括。赵括是名将赵奢之子，虽熟读兵书，但纸上谈兵，缺乏实战经验，又骄傲自大，不明真相者以为赵括是军事奇才；赵王以及一些大臣对廉颇长期坚守不战，国家靡费良多，也颇不满意。故赵王中计，立即用赵括代替廉颇。而秦国暗中用白起代替了王龁。赵括统兵后，果然轻易出击，秦军佯装败走，暗地里埋下伏兵。当赵军追逐秦兵时，秦军退入城内，同时又以一支部队断绝赵国粮道，另一支部队则进击赵国后方，将赵军截断在两处。秦军出兵袭击赵军，赵军只得临时筑起壁垒自卫，等待救兵。秦军断绝赵军粮道，使赵军被困。自七月至九月，赵军四十六日无粮，因饥饿以致人相食。赵括和赵军无奈，只得拼命突围。赵括被秦军射死，赵国军队瓦解，四十万人向白起投降。投降后，白起竟然命令将这些降卒全部活埋，只留下幼小的240人归赵，以宣扬秦的声威。此役，赵国45万人被杀，秦军死亡也超过一半。
赵王以赵括取代廉颇也是无奈之举，因为旷日持久的僵持，赵国在军需方面实在难以支持。从表面看，秦国军需供应更困难，消耗更大，更应该因供给不继而首先撤军。事实不然。虽说史书记载秦国动用了60万军队，而且从咸阳到长平长达500多公里，而赵军动用军队45万人，赵国都城邯郸距长平的距离比较近，但在消耗战中赵国并无优势，长期耗下去，先垮的必是赵军。赵孝成王并未中秦国奸计，而是从战略上考量，决定换将变守为攻，孤注一掷，以求解危纾困，赢得生机。赵国实在支撑不下去了，只得铤而走险，如此长平军还有一线生的希望，否则长平军只能被困死，赵国也会被彻底拖垮。
秦国军需物资走的是水路，由渭河、黄河、泌水和丹水到达目的地，赵国军需物资的运输需要翻山越岭，走崎岖难行的小路，秦国的运输成本远低于赵国。亚当斯密在《富国论》中对陆运与水运有一个比较。1辆宽轮马车，2人驾驭，8匹马驱动，可以装载约4顿货物，往伦敦和爱丁堡需要6个星期。在相同的时间内，一艘由6人到8人驾驶的货船，可以装载200吨货物，往返伦敦和爱丁堡。如果将水运换成陆运，运送200吨货物就需要100人，400匹马和50辆四轮马车。如果再加上这些人马的路途消耗，陆运比水运的成本不知要大多少倍，况且这里的陆运仅仅是平地运输。
据记载，秦国与匈奴战争期间，每消耗192石粮食才有1石供应到军队。即使近代美国在南北战争前，谷物的运送距离只要超过40公里，运费就会超过货价。在长平之战的三年中，秦国依靠渭河、黄河、泌水、丹水运输，赵国依靠崎岖的陆路运输，消耗更大，45万人按每天消耗一斤粮食，日耗粮食就45万斤，还不包括副食、蔬菜，再加上运输过程中人吃马喂，而且是三年的耗费，这真是个天文数字。
从秦国人口、劳力、兵员及粮食生产储备看，赵国也不及秦国。当时秦国人口最少500万人，而赵国最多200万人，秦国的兵员、劳力远多于赵国；秦国关中、巴蜀、河东都是粮食生产基地，加之秦鼓励农耕的政策，使得秦国的粮食生产与储备远多于赵国。
孙子说：凡兴兵十万，征战千里，百姓的耗费，国家的开支，每天都要花费千金，前后方动乱不安，戍卒疲惫地在路上奔波，不能从事正常生产的有七十万家。旷日持久的大规模战争，需要经济实力、军事实力支撑，赵国综合国力不如秦国，故赵王抱怨靡费良多，国家已无力承受。
45万赵军被秦军围困三年，攻与守都免不了失败。赵括的出现，只是加速了赵军灭亡的进程，即使廉颇为将，长期固守，在秦军铁桶般的围困和断绝粮道的情况下，赵军也一样会被消灭。退一步讲，即使秦军不断长平赵军粮道，赵国的军需也无力保障。赵军主动出击攻击秦军，更是自取灭亡。其实，赵国就不应该为了区区上党之利而与秦进行长平之战。虽然赵国的综合国力不如秦国，但是赵国的军事实力不容小觑。赵武灵王推行“胡服骑射”军事改革，是一个划时代的重大历史事件。它有力地促进了赵国骑兵部队的发展，同时也催生了赵奢、廉颇、李牧等著名骑兵军事将领的出现。上党地区层峦叠嶂、沟壑纵横，不适于骑兵作战，而赵国的军事优势在于骑兵，这注定赵国此役难有胜算。赵国不乏精兵良将，赵国为秦国所灭，主要是几代赵王和谋臣平庸甚至卑劣所致。
