后来，秦国相继攻下韩国的少曲、高平、汾陉、野王城，韩王让上檔郡守冯亭把上檔献给秦国以求秦息兵，冯亭不听，却决定把上檔郡17县献给赵国。又过了两年，秦昭王派兵攻打赵国。赵国大将廉颇在长平深沟高垒，坚守不出。秦军围攻4个多月没能攻下，粮草供应不上。范雎使用反间计，派人重金收买赵国大臣，散布廉颇年老怯战、秦国最怕赵奢之子赵括出战的流言。赵王中计，起用毫无作战经验的赵括替换廉颇任主帅。秦国大将白起采取诱敌深入、分割包围之法，使赵军腹背受敌。赵军战败，45万士兵被“秦军坑杀”，赵括死于乱军之中，这就是历史上著名的“长平之战”。秦军乘胜追击，攻破赵国的太原郡。秦将白起提出马上攻取赵国国都邯郸，范雎以军队补充休整为由没有同意，与白起结下恩怨。“长平之战”后，雄踞北方的赵国从此一蹶不振，走上了衰亡的道路，而战后的秦国更加强大，雄视天下。
公元前257年，秦昭王派王龁率军围攻邯郸，未果。秦昭王见攻城不下，秦军伤亡很多，强令白起重新率军攻赵，白起托病拒不执行，引起秦昭王发怒。白起先被撤职，后被赐剑自杀。范雎向秦昭王建议，改用郑安平为主帅攻邯郸。由于秦军在“长平之战”中采用残暴的杀降办法，激起赵国人民的义愤，奋力抵抗，加上魏、楚两国联合救赵，秦军战败。王龁提前撤离邯郸外围逃出，主帅郑安平遭到反包围，率领两万残兵投降赵国。魏、楚联军乘胜追击，攻到了河东，收复了大部分失地。按秦国法律，被保荐人有罪，保荐人也受处罚，秦昭王思考再三，没有追究范雎的责任。两年后，河东太守王稽因被人举报勾结诸侯，触犯秦律，被处死。范雎清楚自己用人之错已经造成严重后果，认真思考后决定辞去相国职务。几天以后，范雎入朝，告诉秦昭王说：“有一说客，刚从函谷关东边来，叫做蔡泽，是个辩士，他明白三王的仁政、五霸的功业和世俗的变化，秦国的政事很可以寄托给他。臣看的人很多，但都比不上他，就连臣也不如他，所以臣大胆地把他推荐给您。”秦昭王召见蔡泽后大为喜悦，就拜他为客卿。范雎假称病重，请求归还相印。秦昭王免去了范雎的相位。蔡泽任了几个月的相，有人说他的坏话，他怕被杀，就借病辞去相位，归还了相印。范雎辞去相位后，回到他的封地应城例平民生活，不久便去世了。
范雎不愧是一代名相，为秦国的统一大业作出了杰出的贡献。范雎在秦国为相十多年，其“远交近攻”的谋略对后人用兵有着深远的影响；其“固干削枝”的平内策略以及“长平之战”所施反间计，也非常让人叹服。范雎由于其坎坷的经历和个人性格，也暴露出一些缺点，恩怨太过分明，“一饭之德必偿，睚眦之怨必报”成为他的座右铭。“金无足赤，人无完人”，有人评价范雎小肚鸡肠、睚眦必报，其实不妥。他位极人臣后对须贾和魏齐的报复，与他早年所蒙受的迫害有一定关系。
司马光在《资治通鉴》中对他的评价是：“范雎这个人，并不是忠心为秦国谋划，初始就是想取穰侯而代之，所以才刻意寻找穰侯的软肋下手，结果使秦昭王断绝了母子大义，失去了舅甥亲情。范雎真是颠覆他人的能手。”其实，秦昭王对四大权贵应早有看法，只是一时无法应对而已。对穰侯魏冉的免职，是等有了人可代替才予以实施。
李斯在《谏逐客书》中对范雎的评价是：“昭王得到范雎，废掉了穰侯，驱逐了华阳君，增强、巩固了王室的权力，堵塞了权贵垄断政治的局面，逐步侵吞诸侯，使秦成就帝业。（秦穆公、秦孝公、秦惠王、秦昭王）这4位国君，都是由于任用客卿而获得成功的。由此看来，客卿们有什么对不起秦国的呢？假使这4位国君拒绝客卿、闭门不纳，疏远外来之士而不用，就不会使秦国富强，秦国也不会有强大的威名。”魏国的一起冤假错案，赶走了一位不可多得的杰出人才，却让秦国如虎添翼，变得更加强大。尽管在政治品格上存在瑕疵，但智谋深远，在政治、外交等方面极有建树，范雎仍不失为秦国历史上继往开来的一代名相。