白起在伊阙周边经过侦察后，发现伊阙关东边的香山有一条狭长小道，可以绕过伊阙关进入其后方，这条小道虽然无法让战车通行，但却十分隐蔽可以让精兵安全通行。在侦察的过程中，白起不仅发现了这条小道，还把韩、魏两军的阵营都仔细的侦察了一遍，从中发现了一些韩、魏不和的问题。

韩、魏虽然联盟，但在前沿阵地上防守对抗的只有韩军，而魏军则驻守在后方，由于地形狭窄十多万魏军都拥挤在一起，而且都在伊水河的东岸驻扎，刚好在白起侦察小道的这一边。

白起经过侦察后，对突破伊阙关口也有了大致的计划，又经过白起的细心谋划后，便有了一个完整的计划。白起先将秦军分为两部分，一小部分以战车为主，继续从正面攻打伊阙关口，而大部分则以步兵为主，通过小路绕后进攻伊阙关口的后方。为了掩护绕后的步兵，小部分的战车队伍开始了对伊阙的疯狂进攻。

这一次驻守伊阙的韩军还以为是秦军的干扰并没有太在意，也正是这次的轻敌，让韩军损失惨重，不得不向魏军求援。魏将公孙喜受到韩军的求援后，在军营中开始集结军队，而这个时候正是军营中最乱的时候，而从小道潜伏而来的秦军，等待就是这个时机。白起看到魏军营中尘土四起，立即下令对魏军发起进攻。

秦军从香山上顺势而下，魏军营中的将士们还没有组织起来，没有组织起来的军队人在多也是一盘散沙，立刻便被秦军冲锋打的溃败而逃，原本狭窄的地方突然出现十多万的溃兵四散而逃，即使不被秦军所杀，踩踏而死的也不在少数。

由于白起带兵绕后，韩、魏两军的阵地前后也发生了变化，魏军的少部分则逃出后跑向洛阳城方向，而大部分则向伊阙关口聚集。原本驻守伊阙关口的韩军还在奋力抵抗秦国战车的进攻，但魏军的溃兵则完全大乱了韩军的斗志和士气，也使得韩军大乱。

白起率领着秦军前后夹击混乱不堪的魏、韩联军，最终攻破伊阙，斩杀二十四万魏、韩联军，诸侯各国再次震惊，史称“伊阙之战”。

伊阙之战胜利后，秦将白起一战成名，诸侯各国对于白起之名冠以杀神。秦军斩杀魏、韩联军如此之多，也不能全怪罪于白起，这是当时秦国的军功制度所造成的。

商鞅虽死，但他的变法改革虽没有在秦国荒废，特别是军功制，这也是秦军后来无往不利的重要保障，这让秦国的将士及其百姓们看到了升官加爵的通道和希望，而当时记功的方式就是清点敌人的头颅，因此在秦军攻打敌人是，都会奋力杀敌，以求得自己在秦国的官爵。