李牧平定匈奴之后，北方暂时安稳下来，但赵国被秦国打得够呛，赵国内部人才凋零，没人能挡得住秦军。公元前234年，赵王迁上台还不久，趁赵国君位交替，人心不稳，秦王政又派出大军，由桓齮带队攻打赵国的平阳和武城。赵王迁派将军扈辄去救火，结果败得一塌糊涂，十万赵军阵亡，扈辄被杀，又是一次惨重的损失。
秦王政觉得这次是灭亡赵国的好时机，桓齮继续攻打赵国。桓齮从上党出发，越过太行山，绕到赵国后方，势如破竹，直逼邯郸。危急时刻，赵王迁赶紧把李牧从雁门郡召了回来，任命他为大将军，抵挡秦军。当时赵国内部没多少人马了，李牧只好带着边防主力南下，和邯郸守军汇合后，到了宜安（今河北藁城西南）附近与秦军相峙。
李牧觉得秦军接连取胜，士气高昂，就下令固守，以逸待劳，再伺机。桓齮这次是绕道来的，不利于打持久战，就率领大军围攻宜安南边的肥下，想诱使李牧出战。赵将赵葱见肥下危急，建议李牧赶紧派兵救援，李牧说：“人家打你就去救，这不是受制于人吗，此乃兵家大忌。”赵葱说：“你不救，肥下失守了他们照样能进军邯郸呀。”李牧答：“他们打肥下，我们就去打他们大营，看是攻营快还是攻城快。”
由于李牧之前在固守，桓齮觉得他怕了，在军营的防守比较薄弱，就剩下万把人，大部队都出门攻打肥下了。李牧率领赵军发动奇袭，很快就攻占了秦军大营。桓齮看李牧出来了，就放弃攻打肥下，掉头准备与赵军决战。又是相同的套路，李牧料定桓齮会率军返回，提前在两侧安排了伏兵，然后让少量部队诱敌深入。等秦军掉入到包围圈里，李牧下令发动进攻，秦军大败。肥之战一场围魏救赵的典型案例，李牧将计就计，牢牢掌握住了战场的主动权，给赵国带来了一次久违的胜利，李牧因此打响了名号，受封武安君。
虽然肥之战赵国胜了，但也是杀敌一千，自损八百，赵国所剩兵马不多，再容不得半点失误。至于秦国，家底雄厚，这次打输了稍微休养一下又能卷土重来。公元前232年，秦国兵分两路，一路从邺城北山，绕道太行山对赵国北部发动进攻，一路从上党出发，直逼邯郸。要命的是，赵国这年发生了大旱，粮食大幅减产，物资严重不足。这下知道水利工程的重用了吧，秦国巴蜀地区有都江堰、关中地区有郑国渠，这两地的粮食充分保障了秦军前线的补给。
赵国内忧外患之际，只能靠李牧来救火了。李牧分析了战场形势后，认为邯郸南边有漳水和赵长城作为防御基础，秦军短时间内不好突进，便派部将司马尚在南边防御，自己带了主力部队北上对付另一支秦军。李牧清楚这次要速战速决，时间长了后方粮草供应不上。当李牧部队和北上的秦军在番吾（现河北平山县南）附近相遇，李牧立即率军发动猛攻，秦军绕道而来，赶路赶累了，被打了个措手不及，秦军大败而逃。
因为赵国的补给跟不上，李牧没有追击，番吾之战获胜后马上带着部队南下，和司马尚汇合后，出兵攻打秦国南路军。北边部队已经战败了，南边部队也无心再战，稍微打了几下就撤军了。在李牧的指挥下，赵国再次取胜，但也看得出来，赵国已经没有实力打歼灭战了，只能进行防守反击。李牧再厉害，也弥补不了秦赵双方的国家实力差距，这也是赵国的最后一次胜仗。