除赵国外，合计四十万联军，在成皋集结。齐王因病未能亲临，太子田辟疆代表东帝接受各国朝拜，任命匡章为联军主帅。
然而，联军刚集结完毕，内部的矛盾就暴露了出来。景翠的楚军姗姗来迟，到了方城就不走了，天天饮酒作乐，从不操练。燕军公子平更是直言“燕国弱小，只能摇旗呐喊”。韩魏两军互相提防，生怕对方背后捅刀。
匡章看在眼里，却不动声色。他没有像公孙衍第一次伐秦那样急于强攻，反而下令：“全军在函谷关外扎营，深沟高垒，不许出战。”
这一扎，就是半年。
联军每隔段时间就派小股部队试探叩关，不利便立即撤退，主力始终按兵不动。关外的营寨越修越坚固，秦军多次出关挑战，匡章都闭门不战。
咸阳宫中，秦王急得团团转。函谷关虽然易守难攻，但二十五万大军困在关内，每天消耗的粮草都是天文数字。秦国这两年经历了桑丘、濮阳、蓝田、丹阳和第一次函谷保卫战等数场大战，府库早已空虚，夺取的楚地还未集成完毕。再耗下去，不用联军攻打，自己就先垮了。
“必须打破僵局！”嬴驷下了决断，“联军看似强大，实则一盘散沙。楚军最弱，先打垮楚军，合纵自然瓦解！”
他不顾樗里疾的反对，下令：“魏冉，率六万精锐，出武关，突袭方城楚军！务必一战击溃景翠，夺取南阳之地！”
魏冉领命而去，带走了函谷关四分之一的兵力。
这一切，都被匡章派出去的探子看得清清楚楚。
当魏冉的大军出了武关，向南阳进发的消息传到联军大营时，匡章拔出佩剑，喃喃自语：“时机到了。”
此时的函谷关周边，只剩下十九万秦军。由于半年来联军主力从未强攻，守关秦军早已松懈下来，很吐司兵甚至脱掉了甲胄，在关城里喝酒赌博。
当夜，月黑风高。
匡章亲自率领齐、韩、魏、宋四国联军主力，衔枚疾走，悄悄摸到了函谷关下。随着一声令下，数万士兵架起云梯，如潮水般涌向关城。
秦军猝不及防，仓促应战。关墙上的弩箭还没来得及装填，联军的士兵已经爬上了城头。双方在关墙上展开了惨烈的白刃战，喊杀声震天动地。
甘茂率领的玄鸟军作为先锋，第一个冲上了东门。他们手持长戈，悍不畏死，硬生生在秦军的防线上撕开了一个缺口。后续联军源源不断地涌入，关城很快失守。
天亮时分，函谷关的东门被彻底攻破。樗里疾率领残军拼死抵抗，却无法挽回败局，只得下令退守潼关。
公元前322年秋，函谷关被攻破。
这是关东诸侯首次攻破这座天下第一雄关。
另一边，楼缓率万骑自代郡西出，佯攻云中、九原，牵制秦军北境守备。随后折向西南，循大河西岸疾进，趁秦军主力东调函谷，突袭秦军在雕阴、洛水之间的转运大仓。
魏冉虽顺利击溃了景翠大军，但得知函谷关失守的消息后，便急忙从南阳撤军。潼关上，樗里疾看着匆匆从南阳赶回来的魏冉，拍了拍他的肩膀，低声道：“秦国的未来，就靠你了。”
函谷关失守和赵军火烧粮仓的消息传到咸阳，秦王嬴驷当场吐了一口血，晕了过去。醒来后，他看着阶下惶恐的文武百官，虚弱地说道：“尽发关中郡县之卒，征河内十五岁以上男子戍潼关。”
他喘了几口粗气，继续说道：“另外，派使者去联军大营，求和。”
秦国的使者带着嬴驷的求和书，连夜奔赴函谷关。
联军内部立刻爆发了激烈的争论。韩魏两国主张乘胜进军，直捣咸阳；景翠因为被魏冉偷袭，损失惨重，也叫嚣着要报仇雪恨；只有匡章和甘茂，坚持见好就收。
匡章对众将说：“秦国虽败，但根基仍在。关中沃野千里，民风彪悍。若逼得太紧，秦国必然征发全国男子死战，联军伤将亡惨重。况且我军粮草已尽，再打下去，只会得不偿失。”
甘茂也附和道：“章子所言极是。灭秦不易，治秦更难。就算我们打下咸阳，也无法长期统治关中。不如接受秦国的求和，割让土地，班师回朝。”
众将虽然心有不甘，但也知道齐宋两国是联军的主力。没有齐宋的支持，他们根本无法灭掉秦国。最终，大家一致同意，接受秦国的求和。
接下来的分赃大会，完全按照齐、宋事先商定的计划进行：
一、秦国将原属魏国河东的武遂、汾阴、皮氏三城，割让给韩国；
二、秦国将原属魏国的上郡十五县，北八县割给赵国，南七县割给魏国；
三、秦国将汉中六百里地，归还三百里给楚国；
四、秦国承认齐国为