公元前338年，秦孝公去世，太子惠文君嬴驷即位。这时受商鞅新法迫害而被剥夺政治权力的旧贵族一起发难，商鞅被迫出逃。秦惠文王为了缓和矛盾，给商鞅定了反叛的罪名，最终商鞅被车裂，在都城示众。商鞅虽然被处死，但惠文君继续奉行商鞅变法以来的国策，对外发展。公元前325年秦惠文君称王，是为秦惠文王。公元前316年秦灭巴、蜀等国，败魏军，再破联军伐秦，攻齐楚，大败义渠国，收复失地，夺取城池，掌控了对山东诸侯作战的战略主动权。经历了孝公、惠文王、武王三代努力，蚕食三晋，席卷荆楚，已初露一统端倪。
公元前307年，秦武王气绝而亡，无子。穰侯魏冉拥立惠文王妾芈八子之子嬴稷为王，又在燕国的帮助下，嬴稷即位，是为秦昭襄王。秦昭襄王在位时，不断攻打其他国家。公园前301年，秦国派芈戎，齐国派章子，魏国派公孙喜，韩国派暴鸢，一块进攻楚国方城，俘获楚将唐眛（垂沙之战）。公元前293年，秦国为打开东进中原通道，命白起率军攻打伊阙。伊阙地势险要，位于洛阳以南，是秦国东出中原的必经之道。大将白起大破魏、韩、东周24万联军，占领了伊阙及五座城池。伊阙之战后，韩、魏两国门户大开。前291年－前289年，秦国先后进攻并占领了韩国的宛、叶、邓；夺取了魏国的轵、河雍、蒲阪、皮氏、河内郡大小城池61座。扫平秦军东进之路。公元前279年－公元前278年，秦国名将白起率军伐楚，攻破楚国别都鄢、都城郢。此战，秦国获得了楚国大量国土；楚国被迫迁都，国力受到极大削弱。
公元前271年，范雎向秦昭襄王提出了远交近攻的策略，他主张将韩、魏、赵作为秦国兼并的主要目标，同时应该与齐国等保持良好关系，秦昭襄王采纳了他的意见。公元前266年，秦昭襄王用范雎为相，废太后，逐穰侯、华阳君、高陵君、泾阳君。公元前260年，公元前260年，秦、赵两国因争夺上党，而爆发大规模的战争。秦昭襄王秘遣白起为帅，散布谣言离间赵国君臣，赵孝成王听信谗言，用赵括替换老将廉颇。赵括虽熟读兵书，但缺乏战场经验，只会纸上谈兵。他一反廉颇的策略，反守为攻，赵括攻秦不克，赵军粮道被截，反被秦军所围46天，赵括战死，白起先后斩杀赵军45万于长平。长平之战结果，赵军固全军覆没，秦亦伤亡近20万，即双方伤亡超过60万。此役成为春秋战国时代一次持续最久、规模最大、最惨烈的战争，长平之战中，秦军前后共歼灭赵军民45万人，从根本上削弱了当时关东六国中最为强劲的对手赵国，也给其他关东诸侯国以极大的震慑。这场战争由于秦取得全胜，由其统一的形势已成不可逆转，从此急转直下。长平之役，标志着以列国林立、兼并战争频发为时代特征的战国一代行将终结，一个史无前例的中央集权大帝国即将临降。
公元前247年，秦庄襄王驾崩，13岁的嬴政被立为秦王，当时吕不韦为秦相，独擅大权。前239年，秦王政年已21岁即将亲政，但此时秦国朝廷中却掀起了机烈的政治斗争。吕不韦和嫪毐把持朝政、或乱后宫。公元前238年，秦王政平定嫪毐之乱，次年免除吕不韦的相职，吕不韦饮毒酒自杀。秦王政掌权后，任用尉缭和李斯等人，积极推行统一战略。公元前230年秦派内史腾攻韩，俘虏了韩王安，于韩地建置颍川郡，韩国灭亡。 这时赵国发生大旱灾。秦将王翦率领土兵直下井陉，秦将杨端和率领河内兵进围赵都邯郸。 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，散布流言说李牧、司马尚谋反。赵王因此改用赵葱和颜聚替李牧、司马尚，并且杀死李牧。公元前229年王翦大破赵军，杀了赵葱，俘虏了赵王。 赵公子嘉率领其宗族数百人逃到赵的代郡，自立为代王。 秦就在赵都邯郸一带建立邯郸郡。公元前226年，秦军攻下燕都蓟城。 燕王喜迁都到辽东。 秦将李信带兵追击，燕王喜听从代王嘉的计策，杀了太子丹，把太子丹的人头献给秦求和。公元前225年，秦王政派将军王贲攻魏，包围了魏都大梁，引黄河水灌城，三个月大梁城坏，魏王出降，魏国灭亡。 秦就在魏的东部地区建立砀郡。公元前225年，秦派李信、蒙武带20万大军攻楚失败。 后秦王政派王翦带60万大军出征，大破楚军于蕲，迫使楚将项燕自杀。 接着秦军攻入楚都寿春，俘虏了楚王负刍。公元前222年，王翦平定了楚的江南地，降服了越国之君，设置会稽郡，楚国灭亡。公元前222年，秦王政派王贲攻燕的辽东，虏燕王喜，灭亡了燕国。接着又回师攻赵国公族盘踞的代，虏赵代王嘉，建立代郡和辽东郡。公前221年，秦将王贲从燕国南下攻齐，俘虏齐王建，灭了齐国。
秦国从公元前230年起，到灭齐时止，耗时10年陆续兼并了东方六国，从此完成统一大业，结束了贵族王侯专政的王国时期，进入了帝国时代。
