廉颇果然不负重望，攻克幾邑并将其并入赵国领土。公元前275年，赵国再度发动对魏国的战争，廉颇勇不可挡，率师攻克防陵、安阳两城（均在河南安阳西南）。在长平之战前，赵孝成王询问平原君，谁可以对付白起。平原君回答说：“有一个人可以对付他，就是大将廉颇。廉颇勇猛枭鸷，爱护士兵，遇事不避艰难，能忍辱负重。要论野战，能力不如武安君，但论持久战，足以抵挡。
”2、长平之战总司令廉颇将军到任后，立即下令以长平为中枢，修筑漫长的壁垒防御线。我们从廉颇以往的指挥经验来看，他是一位攻击型的将领，自己也曾吹嘘有“攻城野战之功”，他的强项是打硬仗，打野战、主动进攻敌人。可是在长平前线，他却一反常态，埋头修筑防御线，根本就不打算与秦军硬碰硬。以廉颇那牛脾气与火爆的性格，竟然能够守得住寂寞吗？我必须非常佩服地说，廉颇确实是非凡的将领，因为他能用理智的思维克制自己的冲动。
我相信他从蔺相如身上学习了许多东西，其中一点就是国家利益高于个人欲望。说实话，廉大将军何尝不想横戈马上，酣畅淋漓地与白起干上一场。可是作为一名统帅，他肩负着保家卫国的重任，岂可率性而为呢？面对天下至强的秦军，不能把胜利的希望寄托在侥幸之上，而是要“先为不可胜”，“以待敌之可胜”。秦军纵横天下，野战能力天下无双，赵国兵团若与秦军在野战中较量，胜算不大。
廉颇深知要赢得长平之战的胜利，关键在于顶住秦军的三板斧，以坚壁清野的战术，用防御代替进攻，只要能守住长平防线，无论花费多大的代价，最终会令秦军无功而返。廉颇目的十分明确，就是拖垮秦军。他的持久战战略似拙实巧，因为秦军在上党地区作战，补给运输线漫长，利于速战，不利于持久。秦军开始攻打长平。廉颇对秦军的叫阵根本不理不睬，坚壁清野，据险控扼，凭借坚强的防线阻挡秦军，只守不攻。
尽管锋芒正锐的秦国兵团凭恃着一往无前的战斗精神，在局部的攻击战中取得若干次小胜利，但对大局无补，根本无法重创赵军主力。很快，这场战役变得十分沉闷。秦军像一头猛虎，张牙舞爪，而赵军形同刺猬，我龟缩起来，不跟你斗，你上来我就扎你一下。结果，这头猛虎在刺猬身旁来来回回做出扑袭的样子，却只是徒劳无功。只要廉颇能坚守三五年，秦军再厉害，恐怕也吃不消。
秦、赵两国屯兵数十万于长平，相持不下，双方在战场上的表现可以说是平分秋色，势均力敌，但从两国的军事力量来看，秦国是稍占上风。廉颇的坚壁清野战术阻止了秦军的深入，可是防御战毕竟比较被动，赵国军队没打过什么胜仗，当然，也不曾有大的败仗。公元前260年（长平之战第三年），秦军又增派大量部队，兵力上的优势使得王龁得以发动开战以来最猛烈的攻势。
该年四月，秦军一支侦察部队在一次军事行动中，袭杀一名赵军副将，这件事令赵军士气大为挫伤；六月，秦军发动进攻，攻下两座赵国堡垒，俘虏四名军尉。廉颇下令修筑新的壁垒，构建新防线。可是到了七月，该防线又告失守，两名军尉被俘虏，赵国阵地被秦军摧毁。这样，长平防线中的西垒壁落入秦人之手。廉颇收缩防线，加强防守。
此时秦、赵两军的对垒格局，有这么一段资料，出自《水经注》中所引的《上党记》：“长平城在（上党）郡之南，秦垒在城西，二军共食流水，涧相去五里。……城之左右，沿山亘隰，南北五十许里，东西二十余里，悉秦赵故垒，遗壁旧存焉。”从这个记载可以看出来，当时秦、赵基本上是隔水对峙，秦军营垒与赵军营垒绵延分布在南北五十里、东西二十里的区域，总计约一千平方里的范围。
廉颇越是收缩防线，赵军的抵抗力就越是坚强，就象一根弹簧一样，越压缩则弹力越强。最关键的是，赵国兵团主力仍然是完整的，实力上并没有受到严重的损失。倘若“坚壁清野”的战术一直沿续下去，显然秦军难以取得最后的胜利。虽然赵国的经济能力不如秦国，但近水楼台先得月，廉颇兵团的补给线短，而且有上党郡百姓的大力支持。
反观秦军，当前线兵力越来越多时，粮秣的转输量就越大越大。如果不能迅速打开局面，整个国家都会被战争拖垮。可是王龁在攻下西垒壁后，已是强弩之末，无法继续向前推进了。秦国宰相范雎忧心忡忡，他显然已经意识到廉颇正蓄势待发，一旦秦军的补给供应不上，便是大灾难的开始。在这种情形下，他采取反间计，最后令廉颇下课，纸上谈兵的赵括取而代之，赵军的灾难便从此开始。
3、以少胜多，大破燕军长平之战后，赵之邻国燕国趁火打劫，竟然出动六十万大军进攻赵国。在损失四十五万大军后，赵国精锐尽失，面对六十万的燕军，如何应敌呢？关键时刻，赵孝成王总算有自知之明，他起用了在长平战役中被撤职的老将军廉颇为大将，率领八万大军奔赴鄗邑，迎战栗腹的四十万燕军；同时，另一名大将乐乘率五万人马，在代地迎战庆秦的二十万燕军。
在两个战场上，赵军的兵力上都居劣势，只有敌方的四分之一或五分之一，然而廉颇与乐乘却捍卫了赵国军团的荣誉。鄗之战与代之战的结果出人意料，赵军以寡胜众，不仅大破燕师，还击毙燕师主帅栗腹，俘虏了另一员敌将庆秦。廉颇不愧是赵国第一名将，在重创燕国兵团的入侵后，他乘胜追击五百里，反客为主，杀入燕国境内，包围燕都。
赵军反倒兵临城下，燕王手忙脚乱，赶紧派人前去向廉颇请和。谈判的结果，燕国割五座城池给了赵国。公元前249年，廉颇、乐乘率领大军，再伐燕国，围困燕都。燕王只得再次割地赔款，才把赵国人打发走。一年后，魏国也出兵攻打燕国，赵国再派廉颇、延陵钧率军队助阵，协助魏师讨伐燕国。除了与燕国作战外，廉颇还指挥一次对魏作战，原因是与信陵君有关。
在秦国围困邯郸时，信陵君发扬国际主义精神，窃符救赵，成为赵国的救星。后来，魏国遭到秦国入侵，信陵君本着爱国主义的精神，又回到魏国，帮助魏国打退秦军的进攻。然而，哥哥魏安釐王对他始终不放心，最后罢其兵权。赵国因为信陵君的缘故，一直不与魏国为敌，现在既然信陵君被免职了，赵王就有借口出兵了。于是老将廉颇的指挥赵国兵团，进攻魏国，攻取繁阳。
