雙方又在趙軍的第二道防線中展開了激烈的戰鬥，雙方在陣地上來回拉鋸，一塊陣地往往反複易手，有時候趙軍丟掉陣地，傍晚的時候又會重新奪回，然後第二天秦軍再出兵占領，戰況空前慘烈。
一連激戰了三天過後，趙軍的第二道防線也丟失，趙軍的部隊不得不收縮回大營中，而大營就是趙軍的最後一道防線，隻要這一道防線丟失廉頗精心構築的丹河防線將徹底宣告失守，秦軍接下來就可以占領上黨，從而和南線的白起對邯鄲形成夾擊之勢。
不過經過了四五天的鏖戰，秦軍也付出了慘重的傷亡，陣亡的士兵已經超過了兩萬，另外還有近八千人受傷，這些傷員已經完全喪失了戰鬥力。而趙軍的陣亡人數也達到了萬人，受傷的人數也有六千餘眾，不過好在趙軍的傷亡當中有一多半都是新兵，精銳部隊的傷亡隻有一半，因此趙軍的傷亡比秦軍要小得多。
儘管秦軍的傷亡大於趙軍，不過現在秦軍在總兵力上仍然占有絕對的優勢，而且連繼攻破了趙軍的兩道防線之後，秦軍全軍的士氣也十分高昂，王齕認為除非田秀把帶走的兵力重新投入戰場，否則已經沒有什麼能阻止秦軍攻破趙軍的防線。
休整了一日以後，第二天一早王齕決定趁著士氣高昂一舉攻破趙軍的大營，在第二天早上用過朝食以後，秦軍朝著趙軍大營發起了衝鋒。
不過趙軍的大營修建的工事非常堅固，防守也最為嚴密，而且這又是趙軍最後一道防線，因此趙軍的抵抗力度比前兩道防線都要強得多，秦軍在進攻中遭受了巨大傷亡，僅僅在第一天的戰鬥中，秦軍就傷亡了五千多人，但趙軍的防線仍舊堅如磐石。
為了把田秀給逼出來，在第三日的時候王齕命令秦軍對趙軍的營地發動了集團衝鋒，秦軍每次推進時至少都是上萬人齊頭並進，在如此高強度的打擊下，趙軍的最後防線已經搖搖欲墜。
一天的攻擊結束，秦軍收兵回營，當天夜裡王齕召集了眾將，說道：“我們白天幾乎已經要把趙軍的防線攻破，可是田秀仍然按兵不動，大家說這是為什麼？”
眾將沉思著田秀在打著什麼算盤時，王齕緩緩開口道：“田秀大概已經跑了！”
此言一出，營中一片嘩然。因為白起正在進攻趙國的漳水防線，如果田秀真的帶領援兵回到邯鄲，那白起的處境可就危險了。
王翦第一個站了出來拱手道：“上將軍！我們不能在這裡拖延下去了！”
王齕點了點頭，站起身掃視著眾將說道：“明天希望二三子同心協力，一舉攻克趙軍的防線，明天我們必須拿出最猛烈的攻勢，如果逼不出田秀，那就先破了趙軍的防線！”
第二天早上，秦軍再度對趙軍的大營發起進攻，在進攻一開始王齕就對所有將士許下的獎賞：第一個攻入趙軍大營者，賞賜黃金百鎰，爵位晉升三級。
在戰國時期，主要是以黃金和銅錢作為主要貨幣，一鎰黃金大約相當於二十金，百鎰黃金也就是足足兩千金，一金差不多相當於一萬枚秦製銅錢。而普通一個士兵一年在家裡辛辛苦苦種地也不過能攢下三千錢，因此一百鎰黃金對普通士兵乃至中下級的將領都是一筆不菲的賞賜。而秦國采取軍功授爵的製度，共分為20等爵，奴隸隻要斬首一名，就可以脫離奴隸身份，而普通士兵斬首一名就可以進爵一級，普通士兵隻要斬首夠多，遲早都能夠成為權貴，這也是秦國百姓唯一向上爬的機會，得益於這種製度，秦軍的作戰往往非常勇猛，晉爵三級對任何秦人來說都是一個不小的誘惑。
於是在重賞的刺激之下，秦軍的作戰非常勇猛，秦軍宛如潮水般一浪一浪的向趙軍的營寨衝擊。
但秦軍的作戰勇猛，趙軍的表現也並不差，趙軍士兵都知道大營就是他們最後的防線，早在昨天的時候廉頗就向所有人發表了講話：趙國雖大，但他們無路可退，他們身後就是他們的家人。因此在廉頗的指揮下，趙軍士兵依托大營中的工事堅決抵抗著秦軍的進攻，幾乎是寸土不讓。
這一天進攻的慘烈程度縱觀整場長平之戰乃至六國的戰史都是含有的，趙軍一步不退誓死抵抗，而秦軍則是發了瘋似的要攻下趙軍的營寨，在短短一個時辰裡就陣亡了5000名士兵，平均每分鐘就要倒下40個士兵。
趙軍抵抗的激烈程度完全出乎了王齕的意料，但這同樣加深了王齕攻破趙軍營寨的決心，此時王齕認定田秀真的已經率兵離開。因為如果他還沒有離開，趙軍在擁有後援的情況下不可能這樣拚命，隻有趙軍到了絕境，才有可能會爆發出這樣驚人的戰鬥意誌。
趙軍此時隻剩下了一口氣，也是依靠著這口氣趙軍才能殊死抵抗，隻要秦軍能把趙軍這最後一口氣打垮，趙軍就徹底完了。
王齕直接將自己手上五萬鐵甲銳士全部投入了戰場，這是他最後的底牌，隨著五萬鐵甲銳士加入戰場，趙軍終於支持不住了，趙軍如雪花般瞬間崩潰，秦軍歡呼著衝進了趙軍的營寨，一名秦軍士兵扛著秦軍的旗幟，將那麵象征著秦國的黑旗插在了趙軍的中軍大帳上。
趙軍的防線徹底完了，長平在天黑時淪陷，秦軍奮力追殺著潰敗的趙軍，一連追到天黑，秦軍才停下腳步。
休整了一夜之後，第二天一早王齕繼續率領秦軍奮勇向前追擊趙軍，在趙軍的第三道防線百裡石長城，秦軍再次遇到了趙軍的奮力抵抗。
此時秦軍中不少將領都已經打起了退堂鼓，因為先前強攻丹河防線，秦軍就已經損失慘重，如果繼續強攻百裡石長城，秦軍可能要遭受慘重傷亡。
但是王齕卻堅定了進攻的決心，因為他已經完全相信了田秀率兵撤回邯鄲，他必須用最快的速度去追上田秀。而王齕之所以能做出這樣的判斷，正是因為他們在百裡石遭遇到了趙軍的奮力抵抗。
如果田秀還有什麼陰謀，那麼他們完全沒必要在百裡石長城奮力抵抗，趙軍之所以抵抗隻能說明他們彆無選擇。
王齕指揮著秦軍對趙軍最後一道防線展開進攻，隻要這道防線被攻破，整個上黨乃至整個趙國都將暴露在秦人的兵鋒下。
趙軍對百裡石長城的抵抗程度相比起丹河防線要小的多，僅僅兩天時間百裡石長城就宣告失守，秦軍輕而易舉的占領了整道趙軍的防線。