王翦進入楚國邊境後，就在楚國的邊境要地駐紮，並不急於發動進攻。對麵的楚國大將，就是同樣擁兵幾十萬的楚國名將項燕，兩軍在邊境相持了足足一年，項燕最終支持不住，全軍撤退，王翦趁機追殺，一舉重創項燕部，楚國集結起的百萬大軍就此灰飛煙滅。這一戰打得凶險無比，王翦勞師襲遠，本身在補給供應等條件上就不如對方，這種相持戰原本是對“主場”作戰的項燕有利的，但問題是此時秦國的戰爭支持能力已經強大到了可怕，剛剛報銷了20萬軍隊，接著又派來60萬，物資儲備也足夠豐厚，相比之下，失去了郢都的楚國，沒有了傳統的經濟區，戰爭補給能力已經大大下降，王翦正是看準了這一點，才放心大膽地和楚國人磨洋工的。秦國人磨得起，楚國人卻磨不起。
之後王翦趁熱打鐵，不但打得項燕全軍覆沒，更一舉拿下了楚國的都城壽春，楚國的國君也被王翦俘虜。春秋戰國時代的超級大國楚國也亡國了。楚國的亡國，也意味著秦國滅六國的大局已經成為定局了。因為殘存的齊國，是無論如何也抵擋不了秦國的。
公元前221年，秦國由王賁率軍，殺奔了最後一個目標齊國。這時候齊國的末代國君，是在位44年的齊王建。因為秦國長期搞“遠交近攻”的政策，所以齊王建也一直錯認為秦國是他的友好鄰邦，多年以來，凡是找上門來，請求齊國伸出援手，抵抗強秦的，齊王建都一概不理，這下報應來了，所有的諸侯都滅亡了，誰還能救他？結果王賁兵不血刃地平定了齊國。就這樣，中國曆史迎來了一個劃時代的時刻：戰亂分裂上百年的中國，終於重歸一統了，不再是當年鬆散的諸侯國分封，而是一個統一的中央集權的國家——秦朝。
南平百越，大功告成
公元前221年，嬴政滅齊國，這一直被看作春秋、戰國局麵的結束，中國統一大業的完成。而事實上，在嬴政的眼裏，統一尚未完全到來，因為還有一片國土需要劃入大秦帝國的治下：南方百越地區。
所謂南方百越地區，就是楚國以南的廣袤國土，包括今天東南的福建、廣東，西南的雲南、廣西。在春秋戰國時期，這裏就生活著大大小小的越族部落，楚國之所以勢力壯大，就是因為楚國世世代代，都在吞並著南方的越族部落，從而可以獲得廣袤的土地和豐富的人口資源。作為他們北上爭霸的本錢，等到秦始皇滅六國的時候，這時秦帝國的版圖，向南包括了今天浙江、江西、湖南一部，更南方的領土，尚未在秦帝國的治下。
所以在嬴政滅楚國之後，秦軍並沒有刀槍入庫，參加滅楚戰爭的60萬秦軍，就地在楚地整編，時刻等待著即將到來的下一場戰爭。公元前220年，在徹底平定了中原地區後，50萬秦軍揮師南下，開始了他們大規模對中國南部的征伐。秦軍首先進入福建地區，滅掉了當地的閩越政權，在此地設立閩中郡，南方的福建省，第一次歸附到中國的版圖之中。與此同時，秦軍又經湖南進入廣東地區，滅掉了當地的南越各部落，將今天的廣東、廣西乃至海南島，都統統劃到秦帝國版圖之中。
對於天下無敵的秦軍來說，這個過程卻是比平定六國更曲折。在早期的順利進軍後，秦軍很快遭到了當地部落頑強抵抗。秦軍的主將屠睢性格殘暴，在當地濫殺無辜，激起了土著的劇烈反抗，許多地區都是平定了之後又叛亂。與此同時，常年生活在北方的秦軍士兵，也不習慣南方潮濕的天氣，許多士兵因此病倒了。瘟疫的流行，戰局的不利，都讓秦軍這次南征陷入了膠著之中。
但嬴政的決心是堅定的，既然開弓就沒有回頭箭，經過了三年浴血奮戰，秦軍在撤換了主將屠睢之後，由任囂、趙佗等人，在當地采取籠絡百越的政策，終於爭取到了當地越族部落的支持，誠心歸附到秦帝國的統治之下。此後，秦帝國在當地設立南海、象郡、桂林三個郡縣，這同樣是非常有意義的一件事，中國東南的福建、廣東、廣西、湖南各省，曆史性地被收入到中華的版圖之中，且從此連成一片。
在平定南越地區後，秦帝國在廣西興安縣開鑿靈渠。這條30公裏長的運河，解決了當地秦國駐軍的吃水和運輸問題。其獨特的水閘式河道，是人類運河開鑿曆史上的創舉，西方國家一直到了19世紀開鑿巴拿馬運河時，才采用了類似的辦法。
在修築運河的同時，秦帝國更在今天廣東、廣西和湖南之間，開鑿了四條驛道，這四條驛道一直可以延伸到秦帝國的國都鹹陽。從此以後，中原和南方的交通開始連接了起來。對於我國統一多民族國家的形成來說，這是一件和結束戰國分裂同樣有意義的“國家統一”事件。
在秦帝國成功平定南越之後，秦帝國的疆土也大體成型，北方包括了中原地區和遼東地區，向西抵達甘肅，向南抵達了海南島和越南北部。這個領土版圖，也是後世中國封建王朝的雛形版圖。