此后数年，李牧成了秦国的“噩梦”。公元前232年，秦军分两路攻赵，一路直逼邯郸，一路攻打番吾（今河北平山），李牧率军先破番吾秦军，再回师击退邯郸方向的秦军，再次保卫了赵国；公元前229年，秦国派名将王翦率军数十万攻赵，秦军兵分两路，一路由王翦率领攻井陉，一路由杨端和率领围邯郸，赵国危在旦夕。赵王再次任命李牧为大将军，与司马尚一同率军抵御秦军。
王翦深知李牧的军事才能，知道硬拼难以取胜，便向秦王嬴政建议：“李牧不死，赵国难灭。不如以重金收买郭开，让赵国自毁长城。”嬴政采纳了这一建议，派使者携带万斤黄金，秘密潜入邯郸，拜见郭开。
郭开见秦国使者送来的黄金堆积如山，心中早已没了“赵国安危”，只剩下贪婪。他收下黄金，当即承诺：“武安君虽勇，却也难逃吾之谋划。不出一月，李牧必亡。”
公元前229年冬，邯郸宫城的议事大殿内，赵王迁（赵悼襄王之子，公元前235年即位）端坐于王座之上，手中攥着一份郭开呈递的“密信”。郭开言道：“启禀大王，臣近日接到前线密报，李牧、司马尚与秦军私通，约定在井陉会战中倒戈，献赵国土地于秦国，以换取秦国封爵。此乃李牧与王翦往来的书信，请大王过目！”
这所谓的“书信”，实则是郭开与秦国使者伪造的。赵王迁本就是个昏庸无能之辈，登基后沉迷酒色，朝政全由郭开把持，对军事一无所知。他读完“书信”，吓得魂不附体：“李牧……他竟真的要反？”
“大王，此事千真万确！”郭开趁热打铁，又召来几个早已收买好的“证人”，他们纷纷作证，说曾看到李牧的部下与秦军使者接触，还听到李牧私下抱怨“赵王昏庸，不如降秦”。
赵国大夫韩仓（赵王迁的亲信）试图劝谏：“大王，李牧乃赵国柱石，若贸然处置，恐动摇军心。不如先派使者前往前线，探查实情，再作决断。”
郭开却厉声反驳：“韩大夫此言差矣！李牧手握重兵，若等他与秦军勾结完毕，邯郸城旦夕可破！此时若不果断处置，大王恐无葬身之地！”赵王迁被“亡国”的恐惧冲昏了头脑，当即下令：免去李牧大将军之职，司马尚也一并罢免，由赵葱（赵国宗室）、颜聚接任，即刻前往前线交接兵权。
诏令传至井陉前线时，李牧正在营中与将领们商议破敌之策。听闻赵王要罢免自己，他愣在当场，帐下将领们纷纷怒声道：“将军为赵国立下汗马功劳，如今秦军压境，大王却听信谗言罢免将军，这是自毁长城！不如将军拒不接诏，待击退秦军后，再回邯郸向大王辩白！”
李牧却摇了摇头，眼中满是悲凉：“吾为赵将，食君之禄，忠君之事。若拒不接诏，便是真的‘谋反’。可秦军势大，赵葱、颜聚皆非王翦对手，吾若离去，赵国危矣！”他深知“将在外，君命有所不受”的道理，却更不愿背负“叛将”的骂名。最终，他长叹一声，将兵符交给副将，嘱咐道：“务必坚守营垒，不可轻易出战，待大王明白真相，或许还有转机。”
可郭开早已断了李牧的生路。他深知李牧威望极高，若让他活着回到邯郸，恐有翻案之险，李牧行至中途，被郭开的人截住。为首的军官假惺惺地说：“武安君，相国大人有令，请您在此歇息片刻，待小人备好车马，再送您回邯郸。”李牧不知是计，随他们进入一处驿馆。刚坐下，便有两名武士从屏风后冲出，将他按倒在地。李牧挣扎着怒吼：“吾何罪之有？为何杀吾？”
那军官冷笑道：“武安君，您与秦军私通，意图谋反，大王已有密令，赐您一死。”说罢，将一把剑扔在李牧面前。李牧看着地上的剑，想起自己一生为赵国征战，却落得如此下场，悲愤交加，仰天长啸：“郭开奸贼！吾死不足惜，赵国必亡于你手！”言罢，横剑自刎，享年约五十岁。
司马尚得知李牧被杀的消息后，悲愤交加，却又无力回天，只得弃军逃往魏国。一代名将，就这样死于奸佞的迫害。
李牧死后，赵军军心大乱。赵葱、颜聚接任后，贸然率军主动出击。王翦早已料到赵军会军心涣散，设下埋伏，一战便击溃赵军，斩杀赵葱，颜聚仅率少数残兵逃回邯郸。
公元前228年春，秦军攻克井陉，长驱直入，兵临邯郸城下。赵王迁吓得躲在后宫，日夜哭泣。郭开见状，暗中派使者前往秦军大营，与王翦商议“献城降秦”的条件。
王翦见郭开主动来降，大喜过望，承诺只要郭开能劝赵王迁投降，便保他在秦国享受富贵。郭开回到邯郸后，便在朝堂上力劝赵王迁投降：“如今秦军势不可挡，邯郸城旦夕可破，若大王投降，秦王必善待大王；若顽抗，恐落得国破家亡的下场。”
赵王迁早已没了主见，在郭开的不断劝说下，最终选择了投降。他打开邯郸城门，率领宗室大臣向王翦献上赵国的舆图和印玺。至此，自赵简子变法以来兴盛两百余年、曾与秦国争霸的赵国，正式灭亡。
赵王迁被俘后，被秦王嬴政流放到房陵（今湖北房县）的深山之中。据说他在流放地，每日听到山中的猿猴啼叫，都会想起李牧的忠勇，忍不住痛哭流涕，还作了一首《山水》诗，诗中写道：“房山为宫，沮水为浆，不闻调琴奏瑟，唯闻流水之汤汤。”可此时的悔恨，早已无法挽回赵国的灭亡。
而郭开，则因“献赵有功”，被秦王封为上卿，还得到了他在赵国搜刮的全部财产（王翦派人将郭开在邯郸的家产尽数运往咸阳）。他本以为自己能在秦国安享富贵，却没想到“多行不义必自毙”——在前往咸阳的途中，他的车队遭到一伙盗贼的袭击。盗贼们不仅抢走了他的全部财物，还将他活活打死，临死前，盗贼们对他说：“吾等乃赵国百姓，特来为武安君、廉将军报仇！”
郭开死后，无人为他收尸，他的尸体被扔在荒野，成了野兽的食物。这个谗杀名将、葬送赵国的奸佞，最终落得个死无全尸的下场，是罪有应得。
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