山西多山，古来交通运输、军队行军容易受地形条件制约，廉颇充分利用了长平的地理优势，依次在这里构筑三道防线：即空仓岭防线、丹河防线和百里石长城防线——其中，空仓岭防线南北长达40公里，与高平古寨和秦城三者呈椅角之势，构成防卫集群；丹河防线东南长达亦40公里，并拥有高平关和韩王山两大制高点，登高而望，可使整个战场敌我态势了如指掌；而百里石长城防线西起丹朱岭，逶迤向东经南公山至羊头山，再经金泉山至陵川与壶关交界的马鞍壑，因沿山亘岭而构筑有简易的石长城而得名，它担当起了邯郸安危的最后一道防线。
     就这样，在公元前262年春夏间，长平之战打响，廉颇在空仓岭一线布防，秦军主将王龁率领秦军于沁河沿线突击。初战，秦军锐不可当，一举便攻破了空仓岭，赵军企图作出加固南北两翼以钳制深入之敌的努力，结果没有成功，空仓岭南北几十里防线数日后完全陷落。
     但秦军的进攻，并没有让廉颇失去信心，相反，廉颇在初战失利后，反而摸透了秦军的底细，他明白不可与其正面硬拼，于是，这位身经百战、老成持重的将领，没有再出击收复空仓岭，而是选择撤回丹河东岸，以河险为依托，固守第二道防线的有利地形，以不变应万变。
     关于这场相持战，被后人用一个叫作“旷日持久”的成语来形容，在《史记》中是这样形容的：“廉颇坚壁以待秦，秦数挑战，赵兵不出”的记载。双方这一僵持，竟然耗费了长达3年时间，实力强大而急于求战的秦军主将王龁一筹莫展，却始终不能跨越丹河一步。再加上秦军远道而来，补给维艰，又被冠上好战嗜杀之名，当地居民见了秦军就跑，赵军则以逸待劳，补给源源而来，更有上党吏民全力支持与合作，很快，优势倒向了赵军……“纸上谈兵”导致的惨败不过，秦王与他的谋士们终究棋高一着，最终，他们运用谋略打开了缺口，为后来的战略进攻创造条件。
     他们先向各国制造秦、赵和解的假象，使赵国在外交上丧失了与各国“合纵”的机会，失去援兵的赵国陷入了被动孤立的局面。再者，他们采用了一次绝妙的离间计，挑拔离间赵王与廉颇的关系，四处散布流言：廉颇固守防御，是出于投降秦军的目的，秦军最害怕赵国的赵括为将军——中计的赵王竟因此撤换下廉颇，并不顾谋臣蔺相如和赵括母亲的谏阻，任命赵括为赵军主帅。
     同时，秦国也调整了自己的军事部署，不仅从国内再增援军，还征调了被后人视为“战国时期最杰出军事将领”的武安君白起，封为上将军，代替王龁统率全军。
     这样的情况下，秦军又开始重占上风，而赵军军心，却在赵括率领下开始动摇了：赵括极其缺乏实战经验，上任后一反廉颇所为，更换了诸多将佐，改变军中制度，让赵军上下离心离德，斗志消沉。更让人不能理解的是，他甚至改变了廉颇的战略防御方针，继而下令西渡丹河，全线出击，企图一举而胜。
     针对赵括的出击，白起领军队佯败撤退，吸引了固守丹东防线的数十万赵军或越过丹河，或云集丹河东岸待渡，另一方面，他悄悄分遣两支骑兵，迂回包抄已经空虚了的赵军后路：这两支队伍一支从秦河(今端氏河)河谷迂回北上，断了赵军粮道和援兵，一支直插小东仓河河谷一线，将赵军一断为二——自此，出击的赵军失去了后方大粮山的军粮和辎重补给，留守的赵军则失去与主将赵括的联系，陷入混乱境界。