知人善任的魏冉对白起的军事潜力深信不疑，大胆破格起用他为伊阙之战的秦军总司令。这一战，白起将震惊天下。

白起临危受命，当他抵达伊阙前线，发现形势很严峻，与魏、韩相比，他的兵力很单薄。据《战国策》所记：“韩魏相率，兴兵甚众，君所将之，不能半之。”可见秦国兵力不到魏、韩联军的一半，在十万人左右。

从兵力对比上，敌强我弱。白起没有惊慌失措，而是冷静地分析时局，后来他回忆道：“伊阙之战，韩孤顾魏，不欲先用其众。魏恃韩之锐，欲推为以锋。”也就是说，韩国拉上魏国一起作战，却想保存实力，要让魏国军队打头阵。魏国也心怀鬼胎，认为韩国军队是精锐之师，理应作为先锋部队，冲锋陷阵。大战临头，魏韩两国不能精诚团结，反而互相扯皮，谁也不愿意主动出击。

有了弱点，就容易搞定了。

白起的计划是先打弱敌，后打强敌，各个击破。他说：“二军争便之力不同，是以臣得设疑兵以待韩阵，专军并锐，触魏之不意。”白起假装与韩军正面对峙，暗中却把大部队调走，出其不意地突袭魏军。

魏军主将犀武判断失误，以为秦军要先攻韩师，掉以轻心。白起攻其无备，以迅雷不及掩耳之势直杀过来，阵斩犀武，大败魏军。首战告捷后，白起马不停蹄，对韩国兵团发动总攻。韩国主将公孙喜得悉魏军惨败的消息后，大为恐慌，仓皇撤退。秦军全线追击，生擒公孙喜。此时魏、韩联军总司令一死一俘，群龙无首，军队混乱不堪。秦军越战越勇，连拔五城。

在《史记》一书中，《秦本纪》《魏世家》《韩世家》《白起列传》诸篇都提到伊阙之战，说法稍有差别。

《秦本纪》与《白起列传》都记为：“秦昭王十四年，左更白起攻韩、魏于伊阙，斩首二十四万，虏公孙喜，拔五城。”

《魏世家》记：“魏昭王三年，佐韩攻秦，秦将白起败我军伊阙二十四万。”

《韩世家》记：“釐王三年，使公孙喜率周、魏攻秦。秦败我二十四万，虏喜伊阙。”

秦国史料都称白起在此役中取得斩首二十四万的战果，魏、韩史料不是用“斩首”这个词，而是用“败”这个字。魏韩联军总计二十四万人，倘若依秦国说法，全军覆没，没有活口。这种说法显然站不住脚，白起后来曾说：“魏军既败，韩军自溃，乘胜逐北，以是之故能立功。”连他本人都用“败”“溃”这样的字眼，可见魏、韩联军是被击溃，而不是被歼灭。由是可见，魏、韩的说法比较准确，秦国史料则有夸大战功之嫌。

即便有夸大之嫌，白起以十万之师击破魏韩二十四万之众，无论如何都是伟大的胜利。伊阙之战标志着秦军走出数年前两度败于孟尝君的阴影，对中原战局产生巨大影响，从此之后，魏、韩两国再无与秦抗衡的实力。

伊阙之战是白起指挥的第一场大战役，他以寡击众，以少胜多，展示卓越的军事天才。他果断冷静，有精确的分析判断能力，善于把握战争大局。当回顾此役时，白起说：“皆计利形势，自然之理。”所谓计利形势，就是因势利导，化不利为有利，化被动为主动，运用之妙，存乎一心。

秦国的扩张，向来是武力与外交双管齐下。