公元前323年，张仪辞去了秦相，到魏国为相。当初，魏惠王采纳惠施的建议，联合齐楚以便使魏国与齐楚两国休战，可是，三国之间不仅没有休战，反而在齐、楚、秦三国的夹击下屡屡战败失地，就在这时，张仪离秦入魏，魏惠王便用张仪为相。张仪入魏以后，建议魏惠王与秦、韩两国联合，然后，凭借秦、韩之势讨伐齐楚两国。张仪离秦去魏，是为了说服魏国服事秦国，然后使其他国家都效法魏国，服事秦国。可是，魏惠王却拒绝了张仪的建议，秦惠文王大怒，便于公元前322年攻占了魏国的曲沃和平周（今山西介休西）两城。张仪仍然试图说服魏国与秦国联横，张仪对魏王说：魏国的土地方圆不过千里，士卒不过三十万，周围又无险可守，而诸侯从四面八方都可以到达魏国，没有名山大川可以作为屏障。魏国的地势就是战场，如果魏国向南与楚国结盟而不与齐国修好，齐国就会从东方进攻，与齐国结盟而不与赵国联合，赵国就会来进攻魏国的北方，不与韩国合纵，韩国就会攻魏国的西部边境，与楚国不亲近，楚国就会攻打魏国的南方。这样，就是自取四分五裂之道。我为大王着想，莫不如服事秦国，如果服事秦国，则楚国和韩国就不敢进攻魏，魏国也就可以高枕无忧了。而且秦国想要削弱的是楚国，最能使楚削弱的国家就是魏国。楚国虽然号称富裕，但是国库空虚，士卒虽多但是却不善于战斗。魏国南向攻楚，就一定会得到楚国的土地。大王如果不肯听我的意见，那么，秦国的军队就会东进，那时大王想要服事秦国已经来不及了。
然而，魏国与秦国联合，势必危及其他国家的利益，于是，齐国、楚国、燕国、赵国、韩国五国便纷纷起来反对魏国与秦国联合，公开支持公孙衍的合纵策略，在这些国家的支持下，公元前319年，魏国改用公孙衍为相，把张仪逐回了秦国。
公孙衍相魏以后，由于他的合纵策略得到了东方各国的支持，所以，合纵的时机业已成熟。公元前318年，魏、赵、韩、燕、楚五国推举楚怀王为纵约长，联合进攻秦国，但是，实际上，只有三晋国家出兵与秦国交战，楚、燕两国的军队根本没有与秦军交战。最后，三晋联军被秦军打得大败。五国伐秦之役便以失败告终。
公孙衍合纵伐秦失败以后，秦国又开始向外扩张自己的领土。这时，与秦国相邻的蜀国、苴国和巴国之间发生了战争。巴、蜀两国为世仇，而苴王与巴王友好，蜀国便出兵攻打苴国，苴王逃到巴国，并向秦国紧急求救。秦惠文王便想出兵伐蜀，于是，与秦国的大臣们商议此事。
是否出兵伐蜀，秦国的大臣之间有着不同的意见，司马错主张伐蜀，而强调秦与魏连横的张仪则认为伐蜀不如伐韩。张仪说：“秦国如果出兵攻打韩国的宜阳、新城，军队也就到了周国的城郊，那时，我们再讨伐周天子的罪过。然后，进入楚国和魏国的国境，周天子自己知道无力保留九鼎等宝器，只得把九鼎献给秦国，这样秦国就可以挟天子以号令天下，天下莫敢不听从秦国的号令，这是秦国王业成功的关键。而蜀国是西南偏僻之地的国家，是‘戎狄之伦’，派兵攻打蜀国，不足以使秦国成名，得到蜀国的土地，不足以使秦国得利。我听说，在朝廷上争名，在市场上争利，而现在三川、周王室就是天下的朝和市，大王不在这里争名争利，而去戎狄国家争取名利，这样就离王业太远了。”
司马错则反驳道：“要想使国家富裕，就要扩大国家的土地，要使国家的兵强，就要使自己的民众富裕，想要成王就要广施自己的道德。现在秦国土地狭小，民众贫穷，应该从容易的事情做起。蜀国是西南偏僻之地的国家，是戎狄国家的首领，现在这个国家有桀纣之乱，以秦国的力量进攻蜀国，就像豺狼赶羊一样容易，得到了蜀国的土地，足以使秦国扩大领土，取得蜀国的财物足以使秦国的民众富足，不用劳民伤财就可以使蜀国臣服了。攻下一个国家，天下人却不认为我们残暴，获得的利益象西海一样多，而天下人不以为我们贪财，这是使秦国一举成名的关键。可是，进攻韩国未必对秦国有利，而且又会使秦国得到不义的恶名。更何况周国是天下的宗室，是齐国和韩国的与国，周知道要失去九鼎，韩知道要失去三川的时候，就一定会齐心合力，向楚、魏求救，把鼎送给楚国，把土地割给魏国，那时，秦国就危险了。我认为还是应该伐蜀。”秦惠文王采纳了司马错的建议。公元前316年，秦国派张仪、司马错伐蜀，到了这年十月，秦攻灭了蜀国，把蜀王的地位降为侯，秦国派陈庄到蜀国为相。以后，蜀侯又几次反叛，秦国废立了三个蜀侯，蜀地终于安定。由于巴蜀与荆楚水道相通，自从秦国兼并了蜀地以后，为以后攻楚创造了条件。
到了秦昭王时，李冰为蜀郡太守，由于蜀郡境内的岷江水流湍急，每到夏秋季节，洪水泛滥，灌县以下的地区时受水患，李冰组织当地的民众，用竹笼装鹅卵石，层层堆砌，在岷江中游修筑大堰，把岷江分为内江和外江两条，并设立水门调节两江的水量，从此，岷江的水流分散，既免除了岷江水患，又有利于航行和灌溉。都江堰水利工程完成以后，成都平原成为一片沃野，号为“天府”。
