秦王同意了王翦的意见，这次派军分南北两路攻赵，南路军由杨端和率领，进攻邺邑平阳，从南面威胁赵国首都邯郸；北路军由王翦率领，进攻太原，经太行山进攻番吾要地。
赵国闻讯，迅速派大将李牧御敌。临行前，赵王迁对李牧说：
“将军此番需要速战速决，今年我赵国遭受大旱天灾，很多地方颗粒无收，寡人担心无法支持长期的战争消耗！”
李牧问道：“大王可支持多久？”
“最多三个月。”
“两个月足矣！”
“寡人和赵国的性命系于将军一身！”
“大王请放心，此次必将让秦军付出血的代价！”
李牧回到军中，与副将司马尚商量：“此次秦军进犯北路军是主力，南路军为策应，我们应当先北后南！如果在北面打败秦军，则南路秦军无援必退！”
司马尚道：“将军可放心前去破北路秦军，南路军我会死死拖住的！”
李牧道：“邯郸之南有漳水和长城为屏障，守住应该不难，你切记不可主动出战，以守为主，不管秦军如何示弱都不要出击！等我回来与你汇合再行出击。”
司马尚道：“将军放心，末将定不辱使命！”
于是李牧率赵军骑兵军团迅速向北方挺进，在番吾与秦军迎面相遇。此次李牧一改此前的防守反击战术，与秦军一接触便发动猛攻，秦军由于轻视赵军，准备不足，王翦苦战后被迫下令撤退，李牧却连续跟踪追击，不给秦军喘息的机会。王翦被迫率军撤出赵境。
李牧知道自己手中可用的军队已经非常少，无法对秦军进行围歼，因此秦军退出赵境后迅速下令回师南进，杨端和听闻王翦已经退出赵境，无心恋战，遂下令撤退。秦军第三次进攻赵国仍然是无功而返。
经过三次对赵作战，秦王认识到灭亡赵国并非想的那么容易！他开始重新思考首先灭赵还是灭韩的问题。
这几次出兵，韩国并没有做出一点贡献，相反，秦军还要提防韩国偷袭，经过通盘考虑，秦王终于在心中彻底否认了韩非的建议，决定首先灭亡韩国。
此时韩非已死，韩王也已经上书请求将韩国纳为秦国的藩属国，秦王思索良久，最终还是接受韩王的请求。
秦王政十六年，秦王斥责韩王在秦赵战争期间没有派兵援助秦军，不听从秦国的安排。韩王安接到诏书后非常害怕，为避免秦国对韩用兵，韩王主动把南阳地区献给秦国，同时献给秦王十名美女，全部送到咸阳。