大破匈奴
李牧是赵国北部边境的良将。长期驻守代地雁门郡，防备匈奴。他有权根据需要设置官吏，防地内城市的租税都送入李牧的幕府，作为军队的经费。他每天宰杀几头牛犒赏士兵，教士兵练习射箭骑马，小心看守烽火台，多派侦察敌情的人员，对战士待遇优厚。订出规章说：“匈奴如果入侵，要赶快收拢人马退入营垒固守，有胆敢去捕捉敌人的斩首。”匈奴每次入侵，烽火传来警报，立即收拢人马退入营垒固守，不敢出战。像这样过了好几年，人马物资也没有什么损失。可是匈奴却认为李牧是胆小，就连赵国守边的官兵也认为自己的主将胆小怯战。赵王责备李牧，李牧依然如故。赵王发怒，把他召回，派别人代他领兵。
此后一年多里，匈奴每次来侵犯，就出兵交战。出兵交战，屡次失利，损失伤亡很多，边境上无法耕田、放牧。赵王只好再请李牧出任。李牧闭门不出，坚持说有病。赵王就一再强使李牧出来，让他领兵。李牧说：“大王一定要用我，我还是像以前那样做，才敢奉命。”赵王答应他的要求。
李牧来到边境，还按照原来的章程。匈奴好几年都一无所获，但又始终认为李牧胆怯。边境的官兵每天得到赏赐可是无用武之地，都愿意打一仗。于是李牧就准备了精选的战车一千三百辆，精选的战马一万三千匹，敢于冲锋陷阵的勇士五万人，善射的士兵十万人，全部组织起来训练作战。同时让大批牲畜到处放牧，放牧的人民满山遍野。匈奴小股人马入侵，李牧就假装失败，故意把几千人丢弃给匈奴。单于听到这种情况，就率领大批人马入侵。李牧布下许多奇兵，张开左右两翼包抄反击敌军，大败匈奴，杀死十多万人马。灭了襜褴（chānlán），打败了东胡，收降了林胡，单于逃跑。此后十多年，匈奴不敢接近赵国边境城镇。
连却秦军
李牧到朝中任职，约在前246年以后。他曾因国事需要调回朝中，以相国身份出使秦国，定立盟约，使秦国归还了赵国之质子。
公元前245年，赵孝成王逝世，悼襄王继位。
公元前244年，让乐乘代替廉颇大将军之职位，廉颇一怒之下，领军攻击乐乘，乐乘逃走，廉颇也就带领自己部下，投奔魏国去了。当时，赵奢、蔺相如已死，李牧成为朝中重臣。
公元前243年，赵王派李牧进攻燕国，攻下燕国的武遂（现河北省徐水县西北的遂城镇）、方城（现河北省固安县南）。
公元前242年，赵王派将军庞煖再次进攻燕国，杀死燕将剧辛。
公元前235年，悼襄王逝世，赵王迁即位。
公元前234年，秦大将桓齮攻取赵的平阳（今河北省邯郸市磁县东南），武城（今山东省武城西）杀赵将扈辄于武遂，斩杀赵军十万。
公元前233年，桓齮又乘胜进击，率军东出上党，越太行山自北路深入赵国后方，攻占了赤丽、宜安（今河北蒿城西南二十里），进攻赵的后方，直向邯郸进军，形势危急。赵王迁从代雁门调回李牧，任命其为大将军，率所部南下，指挥全部赵军反击秦军。
李牧率边防军主力与邯郸派出的赵军会合后，在宜安附近与秦军对峙。他认为秦军连续获胜，士气甚高，如仓促迎战，势难取胜。遂采取筑垒固守，避免决战，俟敌疲惫，伺机反攻的方针，拒不出战。
桓齮认为，过去廉颇以坚垒拒王龁，今天李牧亦用此计；秦军远出，不利持久。他率主力进攻肥下，企图诱使赵军往援，俟其脱离营垒后，将其击歼于运动之中。李牧洞悉敌情，不为所动。当赵将赵葱建议救援肥下时，他说“敌攻而我救，是致于人”，乃“兵家所忌”。秦军主力去肥后，营中留守兵力薄弱；又由于多日来赵军采取守势，拒不出战，秦军习以为常，疏于戒备。李牧遂乘机一举袭占秦军大营，俘获全部留守秦军及辎重。李牧判断桓齮必将回救，遂部署一部兵力由正面阻击敌人，将主力配置于两翼。当正面赵军与撤回秦军接触时，立即指挥两翼赵军实施钳攻。经激烈战斗，大破秦军。李牧因功被封为武安君。
公元前232年，秦王嬴政再次派秦军入侵，秦军兵分两路攻赵，以一部兵力由邺（今河北临漳西南）北上，准备渡漳水向邯郸进迫，袭扰赵都邯郸，自率主力由上党出井陉（今河北井陉西北），企图拊邯郸之背。将赵拦腰截断，进到番吾（现河北省平山县南），因李牧率军抗击，邯郸之南有漳水及赵长城为依托，秦军难以迅速突破。李牧遂决心采取南守北攻，集中兵力各个击破的方针。他部署司马尚在邯郸南据守长城一线，自率主力北进，反击远程来犯的秦军。两军在番吾附近相遇。李牧督军猛攻，秦军受阻大败。李牧即回师邯郸，与司马尚合军攻击南路秦军。秦南路军知北路军已被击退后，料难获胜，稍一接触，即撤军退走。李牧击破秦军的同时，南距韩、魏。
惨遭冤杀
公元前229年，赵国由于连年战争，再加北部代地地震，大面积饥荒，国力已相当衰弱。秦王嬴政乘机派大将王翦亲自率主力直下井陉（今河北井陉县），杨端和率河内兵卒，共领兵几十万进围赵都邯郸。赵王任命李牧为大将军，司马尚为副将，倾全军抵抗入侵秦军。
王翦知道李牧不除，秦军在战场上不能速胜，遂禀告秦王，再行反间故计，派奸细入赵国都城邯郸，用重金收买了那个诬陷过廉颇的赵王迁近臣郭开，让郭开散布流言蜚语，说什么李牧、司马尚勾结秦军，准备背叛赵国。昏聩的赵王迁一听到这些谣言，不加调查证实，立即委派宗室赵葱和齐人投奔过来的颜聚去取代李牧和司马尚。一直信守“将在外，君命有所不受”，重视独立行事权的李牧接到这道命令，为社稷和军民计而不从，赵王暗中布置圈套捕获李牧并斩杀了他，司马尚则被废弃不用。赵国临战而亲佞臣诛无辜忠诚良将，只过了三个月，到了公元前228年，王翦乘势急攻，大败赵军，平定东阳地区（约今河北邢台地区），赵葱战死，颜聚逃亡。秦军攻下邯郸后，俘赵王迁及颜聚。赵国公子嘉逃代（今河北蔚县东北）称王。
公元前222年，秦灭代，俘虏公子嘉，赵国最终灭亡。