公元前293年，白起由魏冉推荐被任命为主将带领10万秦军士兵与24万韩、魏及东周联军抗衡。伊阙地势险要，位于洛阳南，是秦国东进中原的必经之路。
魏将公孙喜率领魏军百里驰援，韩将暴鸢则率领韩国最精锐的将士据守洛阳之南的龙门伊阙，感到自己切身利益受到秦国威胁的东周君也决定出人出力支持韩魏两军抵挡秦军。三方共同推举魏将公孙喜为主将，韩魏联军利用伊阙的地形驻防，堵住了秦军北上洛阳盆地的主要通道，进据伊阙迎击秦军。联军据险扼守，和秦军呈对峙态势。
《史记》中各处文字（《秦本纪》《韩世家》《魏世家》《楚世家》等篇）均只有对战役结果的简单记录：“秦左更白起率军与韩魏两军在伊阙大战，斩首24 万，俘虏魏将公孙喜，并攻下5 座城池”。具体到双方参战兵力、战前两军布局情况、战役经过却均无具体的记录。
《战国策·中山策·昭王既息民缮兵》中记录了白起与秦王稷的一段对话，才让我们对伊阙之战的具体经过有所了解。
秦王稷说：“韩、魏相率，兴兵甚众，君所将之不能半之，而与战之于伊阙， 大破二国之军，流血漂卤，斩首二十四万。韩、魏以故至今称东藩。此君之功，天下莫不闻。”这里提到了双方的大致兵力对比情况，“不能半之”由此推测秦军大致在十万人左右。
白起则回复：“伊阙之战，韩孤顾魏，不欲先用其众。魏恃韩之锐，欲推以为锋。二军争便之力不同，是以臣得设疑兵，以待韩阵，专军并锐，触魏之不意。魏军既败，韩军自溃，乘胜逐北，以是之故能立功。皆计利形势，自然之理，何神之有哉！”可以看出白起是在战前对敌我态势与地理地形进行了深刻的了解与分析之后，制定了疑兵惑韩，主攻魏军，然后驱赶魏军冲破韩军营寨的策略。
斥候侦查韩魏两军的驻防情况后，回报白起：韩军兵多，驻守狭窄的伊阙隘口，魏军兵少，驻防远处较为安全的洛河河谷，两军无合兵一处的迹象，现在这样的布局更像是双方互不信任，唯恐自己被友军暗算一般。双方之间的关系可谓貌合神离，谁都不愿啃硬骨头先出击。很显然，韩、魏联军各怀鬼胎，利益不一致，只要两者间存在矛盾就有机可乘。
白起针对这种情况，决定采取避实击虚，先打弱，后打强，然后各个击破的作战策略。
这也就是孙子说的“校之以计”的战争决策思想，出战之前审己量敌，知己知彼，制定出决胜策略，先算后动，
战斗开始时，白起先设少量疑兵同韩军对阵，摆出要进攻韩军的架势，所谓疑兵，就是堆出无数旌旗和飘带拥在阵前，令敌人眼花缭乱，误以为这是主力的进攻方向。韩国军队不知虚实，被秦国疑兵牵制。
白起抽调自己精锐主力绕道联军后方，乘魏军不备，突然向魏军发起攻击。魏军毫无防备，被杀得措手不及，情急之下被迫在伊阙山的狭隘地区仓促应战，阵形来不及统一调度，纷纭各自为战，或奔或斗，迅即惨败。
韩国军队得知其侧翼的盟友被瞬间击溃后，军心不稳。士兵哗变，主帅控制不住颓势。这时，韩国军队的侧翼已经完全暴露在强大的秦军主力面前。未等主帅布置，便立刻遭到秦军左右夹击，一时间，韩国军队溃败而逃。
秦军乘胜追击，扩大战果，把韩军杀的尸横无数。全歼韩魏联军24万人，杀主将犀武，即公孙喜，占领伊阙及五座城池。
伊阙之战的详细战况史书并未记载，我们只能根据上述记载的只言片语来领略此战的几个亮点：
[if !supportLists]1、[endif]设置疑兵，白起充分发挥了也就是孙子提出的“虚实结合”思想，示假迷惑敌人，
[if !supportLists]2、[endif]避实击虚，魏军少，所以先打魏军，且以实击虚，抽调精锐攻击魏军后方，再攻韩军侧翼，后方和侧翼都是一支军队的弱点所在，
[if !supportLists]3、[endif]攻其不备，出奇制胜，攻击魏军后方，以当时的地势来看，秦军要绕到魏军后方，需要翻山越岭，这是魏军难以预料的，同样反映出白起的“奇”，前方布置少量疑兵充当主力正面对阵牵制，后方以奇兵获胜，正是孙子的“以正合，以奇胜”奇正相生的致胜法则，当年，韩信设疑兵俘魏豹就是此战法，
[if !supportLists]4、[endif]斩首行动，夺气夺心，斩杀魏军主帅公孙喜，顿时魏军失去统一指挥，乱作一团，孙子说：“三军可夺气也”，白起攻魏军后方，然后杀主帅，出其不意地瓦解了魏军的士气和斗志，同样的如昆阳之战，刘秀率三千敢死队，纵深于王莽军队主力，斩杀其主将王寻，使得敌军迅速土崩瓦解，
[if !supportLists]5、[endif]一鼓作气，形成破竹之势，韩军得知魏军溃败，瞬间军心不稳，白起一鼓作气，乘胜击垮韩军，孙子说：“击其惰气”，就是这个道理，李世民深得此法精髓，用的最妙，
[if !supportLists]6、[endif]致人而不致于人，这也是孙子力争主动，力避被动的胜战思想，白起从一开始的主动进攻，到整个战役结束，整个过程都是主动，而联军则是被动应对，仿佛被秦军牵着鼻子，秦军由始至终占尽取胜的先机，
根据当时的实际情况我们分析秦军胜利的原因：
1、占据地理优势。伊阙邻近魏韩首都大梁、新郑。早在秦武王四年，使甘茂、庶长封攻占宜阳。宜阳地处东出函谷的崤函道，占据此地，进可延伸攻击范围，守可依赖崤函天险。昭襄王初期，虽归还武遂，但仍据宜阳。十三年白起攻取新城，而新城靠近伊阙，秦人战前已做好谋划得以先占据地理优势。
2、外交策略的成功。秦国对外发动战争，都需先顾忌到其他国的参加。由于魏冉楚人的特殊身份，很快便与楚修好，并“予粟五万石”。齐国素与秦有积怨，伊阙之战时，齐国当时忙于灭宋，对秦、魏、韩之间的战争无暇顾及，故而使得秦国可以单独击败韩、魏联军。
3,韩魏联盟松散。合纵、连横是战国中期各国之间相互攻伐的外交军事手段。合纵多是六国之间相互联系,合力与秦作战的方式,而连横则是秦国联合其任一国家,拆解合纵联盟。虽自秦惠文王时六国合纵活动频频,但每遇战事,人心不齐,各坏鬼胎,多以失败而终,韩魏联军也不例外。《战国策·中山策·昭王既息民缮兵》载: “伊阙之战,韩孤顾魏,不欲先用其众。魏恃韩之锐,欲推以为锋,二军争便之力不同。”韩魏松散的军事联盟无法聚力对强大的秦国形成军事抗衡,即使形式上形成对峙,甚至军队数量远胜秦军,但终逃不过失败的结局。
4,秦军整体战斗能力强。秦人源起西睡,常年与戒狄作战,养就了强劲的作战风格与攻击能力。
自商鞅变法以来,赏罚分明,军功取爵,秦军数量不断增加。基于旧有军队的传统战斗力与统一的奖罚政策,秦兵杀伐凶狠,作战顽强,机动能力较强,被关东六国称为“虎狼之师”。
5,白起高超的指挥艺术。司马迁曾称赞白起“料敌合变，出奇无穷，声震天下”。通过伊阙之战我们不难看出，白起是在严密分析对手实力做到知己知彼的基础上,先设疑兵,分化联军,与韩军相持时奇袭魏军,后追逐残兵。此战也体现出白起的军事风格，即设疑兵诱敌、出奇制胜、全歼敌军等特征。