大凡防御作战，最怕的就是错误判断了敌军的主攻方向。尽管在廉颇看来，长平的主攻方向是明确的，那一定会来自高都，但白起这样的对手是不循常理的，谁能担保其中没有阴谋。一时间，廉颇对自己的判断产生了怀疑。他在接到谷地的报告后，陷入了沉思。
由于形势紧急，各城都未能准确计算秦军的兵力，因此未能报告。廉颇询问军使，也只得模糊地知道从山口出来了许多人，只到自己出来时都没结束。廉颇决定先向谷口内的秦军发动进攻，试探一下秦军的战斗力如何，摸清他们到底有多少兵力。入夜，廉颇的军使涉水返回，可惜大多数都被秦军俘虏，少部分逃回河对岸。
大约快到黎明时，一名军使出现在城下。验过节符，军使被缒上城去。军使报告说，将军将于平日起兵，与秦人交战，解救二城，请二城作好撤退的准备，一旦秦军阵势松动，就从内部冲出去。
守城的一名校尉疑惑地看着军使，问道：“奈何独汝至？”
那名军使道：“余者尽为秦人所虏。吾远至十里外，越山而至。”
校尉见说有理，但心中的疑惑又不能排除。让人把军使送去休息，暗中细加看管。又对另一名校尉道：“不识真假，奈何？”
另一名校尉道：“彼无他言，但言有军来救。若其来者则为实，无来则为虚。至若整兵待发者……但言守城可也。”
校尉见说有理，缒了军使下城，向另一城池报信。不再转述自己的疑惑，只传达了平旦将有援军至，准备撤退。
先到的那座城池并无粮仓，而接受传话那座有粮仓。两天前刚刚运来的粮食，还有很多。为了不让粮仓落入敌手，校尉命令准备火把，一旦下令撤退，就举火烧粮，并将牲畜等驱赶出城。
时间不多，两城击鼓点名，吃毕早餐后，开始整顿部伍。但今天，已经有一城吃不上早餐了，这在城中引起不满和惊慌。校尉向他们保证，将军将派兵救援我们出去。
谷口离此不远。天色大亮时，远处隐隐传来鼓声。校尉们都匆匆奔上城楼观看，留在城下士兵也相互交换眼色，表达兴奋之情。
咚咚的鼓声越来越急，越来越响，显示赵军越来越近。猛然间听见鼓声大作，弓弦声响成一片，凄厉的箭雨声几乎就在耳边。随即杀声四起，地动山摇。不久两军的撞击声传来，城内的人心里都是一颤。
鼓声在持续不断地响着，呐喊声、撞击声、兵器的碰撞声、哀鸣声……混成一团粥。城内的士兵感觉渐渐麻木了。眼见得日影西斜，厮杀声还未停息。
四名校尉站在各自的城楼上向远处眺望，战场就在数里开外，双方的战阵如波涛般撞击在一起，纠缠一阵子，一方阵型散乱，迅速散开，来不及撤走的士兵被对方士兵刺翻，践踏而过。然而立即就会遇上对方第二阵的士兵，将他们逼退……双方在河边往返来回，一阵又一阵士兵排队上前，被击溃散，重新整好队，再次上前。校尉明显地感觉到，秦军的力量要比赵军雄厚得多，打了半天，第一道防线还没有削弱的架势。要是没有特别的举措，今天打到夜晚估计也打不透秦阵。
如果今天出不了城，明天再饿一天，大约士气就散了。两名校尉不约而同地想到这一点，同时转头看向对方，同时发狠道：“杀！”两人下了城楼，下令打开城门，两千士兵迅速冲出城去列好阵型。邻城见这城出兵了，也匆忙下令出击。在士兵冲出城门的同时，一群士兵点燃了粮仓，顿时火光冲天。
包围两城的秦兵虚拦一阵，放赵军过去，一部分秦军冲入城中救火，大部分尾随在赵军后面，显然有所图谋。城内受惊的牲畜四处惊跑，虽然引起一些混乱，但并不妨碍秦军的行动。
身后的秦军带给每名赵军沉重的压力，今天如果不能一阵杀出去，将全军覆没。但事已至此，无可回头，赵军加快步伐迎着秦军的营寨而去。
行军三五里后，在营寨前百步稍稍整顿队形，在各营司的口令下，全体赵军冲向秦营。
这处秦营就是王龁安排来阻拦城里的赵军的，他们的排兵布阵全都是冲向谷内。趁着盾牌兵冲锋，盾牌难以高举的弱点，秦军在这百步中尽情地发射手中的箭。尾随在赵军身后的秦军也加快了脚步，赵军被包圆只是时间问题。
陷落在谷内的秦军见城中火起，知道赵军放弃了城池，也一齐冲出。他们插过城池，一直向谷口方向而去。他们来到谷口时，杀出城来的四千赵军已经被秦军全部刺翻，只剩下收割首级了。他们怀着羡慕的心情，穿过营栅，来到还在激烈交战河边。
王龁把这支生力军安插在阵地的中央。随着鼓声，他们跟在前军的后面依次上阵。由于赵军已经在河边打了大半天，已经疲惫不堪，突然遇上这只生力军，顿时吃力，两三阵才能挡住对方一阵。于是中央立即被秦军压制得凹陷下去。
增援作战由廉颇亲自督战。丹水南边的山脚下，是赵军建立的面向高都的第一道防线，有一座十分坚固的城池。而这座城池正对着端氏-长平的出山谷口。这为增援作战提供了良好的支撑。援军的调动集结都可以在壁垒的掩护下进行，出城越过并不深阔的丹水时，可以得到城上兵力的掩护。是一个优异的出击阵地。
过河以后，是丹水冲积而成的一小片平原。走过四五里平地，再走七八里坡地，就是秦军的营垒群。营垒群两端由并不险峻的山地加以掩护。泫水从营垒南面流出，注入丹水，两河交汇处还诞生过一个小国泫氏，不过现在只剩下断壁残垣。
谷口长约十五里。如果只为了奇袭秦军，从两侧山地潜入也不是不可以。但增援作战是为了打通谷内赵军的出口，正面强攻是直捷了当的策略。廉颇在这里住了两年，各地地形早已了然于胸。他选择了北面山地与谷地交界的一段长约六七里的正面，作为正面突破的重点。其他地段只派出了牵制兵力。由于总正面有十五里长，廉颇调集了三万兵力，主攻方向上有两万人。
在一个正面上展开三校六营，各种旗帜飘扬，兵器如林，在日光下熠熠生辉，气势恢宏。前军万人除留一营作为亲营外，其余九营分为三阵，轮番冲击秦军的阵地。
赵军过河、列阵前行均未遭到秦军骚扰，十分顺利。当第一阵走到距秦营百步之遥时，秦人一声鼓响，射出漫天箭雨。大约到营前五十步时，伏于地上的秦军站起身来，略整整队形，就向赵军冲来。刚被箭雨折腾的赵军自然不是养精蓄锐已久的秦军对手，阵型散乱，向后退去。秦军只追击十几二十步，待与赵军脱离接触后，就回到营栅底下坐下休息。
这样的情形在长达六里的战线上到处上演着。时间长了，赵军上坡和距离较远的劣势就显现出来了。由于每次出击都是上坡，对体力的消耗较大；加之从一里以外的地方整队出击，开始还不觉得，越打越感觉体力不支。相反，秦军从上往下打，每次又只出击三五十步，体力的差距越拉越大。前军将见屡攻不能得手，请示廉颇要不要从山地突击一下。廉颇看了看对面山上堆积的石块，觉得更没把握，没有同意。
午后，廉颇将前军撤下来休息，换中军上前进攻。中军在上午只是观战，体力充沛。但秦人也将前军后撤，换上生力军。开始时赵军还能与秦人纠缠一会儿，但三五个回合之后，赵军体力消耗更大的毛病开始显现，有效对抗的时间越来越短。
阵前被挑翻的伤员，秦军基本都能得到同伴的支援和救治；赵军就惨了：跌跌撞撞往回跑常常会受到箭矢的追杀；就躺在战场上，等待赵军的下一次进攻，可能还更安全一些。——由于赵军弩箭的威胁，秦人也不敢过去收割首级。
谷内赵军的突围以及被迅速歼灭，也全都看在廉颇的眼中。看见秦人并未使出全力，自己三万人就已经攻不动了，更重要的是，谷内的守军已经全军覆没，无人可以救援了。随着秦军生力军投入战斗，赵军已经难以支撑。廉颇下令收兵回营。
城上钟声鸣响，红旗换成白旗，三军将各处鸣钟，收回自己的部队。赵军也训练有素，攻击的部队均缓缓而退。秦人追至五十步外，遭到赵军弓箭袭击，也就不再追击，缓缓退去。双方脱离接触，各自归营。
听见钟响，那些躺在地上的赵军伤员拼命起身，不顾身上的伤痛，舍命往回跑。实在跑不了的，只能认命，做了无头之鬼……