秦王政十四年初，秦将
桓齮率秦军进逼
邯郸，
赵王迁急命北部边防名将
李牧为将军，率所部南下，指挥全部赵军抗击秦军。李牧率边防军主力与邯郸派出的赵军会合后，在
宜安附近与秦军对峙。李牧先是采取筑垒固守，伺机反攻的方针，乘机一举袭占秦军大营，俘获全部留守秦军及辎重。又部署一部兵力由正面阻击撤回的秦军。经激烈战斗，大败秦军。
秦王政十三年，秦军在平阳大败赵军。秦王政十四年初，秦将桓齮又率军东出上党，越太行山深入赵国后方，大破赵军，斩首十万，杀赵将扈辄，攻占了赤丽、宜安(今河北省藁城市)。秦军进逼邯郸，赵王迁急命北部边防名将李牧为将军，率所部南下，指挥全部赵军抗击秦军。李牧率边防军主力与邯郸派出的赵军会合后，在宜安附近与秦军对峙。他认为秦军连续获胜，士气甚高，如仓促迎战，势难取胜。遂采取筑垒固守，避免决战，俟敌疲惫，伺机反攻的方针，拒不出战。面对赵军坚垒，桓齮认为，秦军远出，不利持久。他率主力进攻肥下，企图诱使赵军往援，等赵军脱离营垒后，将其击歼于运动之中。但李牧洞悉敌情，不为所动；当赵将赵葱建议救援肥下时，他说“敌攻而我救，是致于人”，乃“兵家所忌”。秦军主力去肥后，营中留守兵力薄弱；又由于多日来赵军采取守势，拒不出战，秦军习以为常，疏于戒备。李牧遂乘机一举袭占秦军大营，俘获全部留守秦军及辎重。李牧判断桓齮必将回救，遂部署一部兵力由正面阻击敌人，将主力配置于两翼。当正面赵军与撤回秦军接触时，立即指挥两翼赵军实施钳攻。经激烈战斗，大败秦军。
李牧曾经久居赵国北边代、雁门，防备
匈奴。他有自行置吏的权力，税收都归幕府，作为士卒的费用。每天杀几头牛犒赏战士，练习骑马射箭。他制订约束说：“匈奴入边来劫掠，赶快将畜产收入堡垒，有敢于捕虏匈奴的人斩首！”匈奴每次入侵，皆防守严密，而不敢战。这样连续几年，赵王责备李牧，他还是照旧。赵王恼怒，使别将来代替他领兵。结果，屡次出战皆不利，伤亡很多，边地不得耕种、畜牧。赵王复请李牧出任边将。李牧称说有病，闭门不出。一再恳求，才勉强答应说：“大王一定要任命我，必须仍用我的老办法。”赵王只得答应了。
李牧至边地，重申旧约。匈奴几年入边，无所得，但终究以李牧为怯懦。边地士兵屡得赏赐而不用，皆愿一战。于是李牧从全军中选车得千三百乘，选骑得万三千匹，射手十万人，皆勒令演习战斗。当匈奴小股入边时，佯败不胜，丢弃数千人，恣其杀掠。单于听到这一情况，统率大军侵入赵国边境。李牧多布令人莫测的阵势，开展左右翼的攻击，大破匈奴军，杀十余万骑，破东胡，降林胡，单于逃跑。此后十多年，匈奴不敢接近赵国边境。
公元前243年，廉颇已离赵去魏，赵王以李牧为将而攻燕，取武遂、
方城。
公元前235年（赵王迁二年），秦进攻赵。赵以李牧为大将军率兵反攻，大破秦军于肥。李牧因功被封为武安君。公元前229年（赵王迁七年），秦大举攻赵，王翦率领上党郡兵卒直下井陉，杨端和率领河内兵卒进围赵都邯郸。赵派李牧、司马尚带领大军抵御。赵王宠臣郭开受了秦国贿赂，造谣说李牧、司马尚谋反。赵王因此改用赵葱和颜聚代替李牧、司马尚。李牧不受命，赵王使人隐微捕得，并杀了李牧，废司马尚。李牧临死，哀叹：“赵将亡！”李牧死后的第二年，王翦大破赵军，俘虏赵王迁。赵灭亡。
司马迁对李牧的冤死，感叹愤慨，他说，赵王“迁素无行，信谗，故诛其良将李牧，用郭开。岂不谬哉。”李牧、廉颇、
白起、
王翦为战国四大名将，大都没有好结局，李牧一死，赵国再也没有可用的大将了。汉文帝后来感叹得不到廉颇、李牧那样的大将，以解除匈奴的忧患。
肥之战，秦军挟大胜之威而来，李牧则可谓受任于败军之际，奉命于危难之间。面对号称野战天下无敌的秦军，李牧在战略上采取避其精锐、
击其惰归之策。当敌军识其意图，企图围点打援、诱其出战、全歼于野时，李牧将计就计，用围魏救赵、釜底抽薪之策，攻其必救。在交战时，又采取正面阻敌，两翼包抄的战术，全歼秦军。整个战争进程中，李牧牢牢掌握战场主动权，扬长避短，最终大获全胜。这是围魏救赵的典型战役。凭借此战，李牧获封
武安君。
是围歼战的范例。此战，李牧在战略上采取避其精锐、
击其惰归之策。当得知敌军识其意图，企图诱其出战、全歼于野时，遂将计就计，用
围魏救赵之策，攻其必救。在交战时，又采取正面阻敌，两翼包抄的战术，全歼秦军。这是一个围魏救赵的典型战例。