為了麻痹敵人，隱蔽自己的企圖，田單將軍隊隱蔽起來，讓老人婦女登城守衛，同時把城裏的黃金收集起來，派城裏的富豪送給燕軍，並佯稱：“即墨守軍馬上就要投降。請你們受降時不要傷害我們的家室妻妾。”騎劫見即墨守城的都是老弱婦幼，以為城中齊軍確實已無戰鬥力，因而對齊軍準備投降的說法深信不疑。燕軍也“皆呼萬歲”，隻等著受降，完全放鬆了警惕。
田單運用的謀略手段，全部達到了預期目的。即墨軍民團結一致、士氣高漲，戰鬥力大大增強；燕軍統帥昏庸，軍心渙散，驕傲麻痹，戰鬥力大大削弱。田單見敵我力量對比已發生根本性變化，認為反攻的條件和時機已經成熟。他征集了近千頭牛，給牛披上繪有五彩龍紋的紅布，在牛角上綁上打磨鋒利的兵刃，在牛尾上綁上塗有油脂的葦束，並挑選了5000名精壯士卒，集中於麵向燕軍大本營的城牆內側，在城牆底部挖了幾十個通向城外的大洞。有天深夜，田單先派部分士卒潛出城外，填平城壕，開辟好通道，同時將牛趕到各出城洞口，然後在統一號令下點燃牛尾的葦束，將牛由通道驅出。牛因尾巴被火燃燒，疼痛難忍，瘋狂地奔向燕軍營陣，形成一個有正麵、有縱深的“火牛陣”，凶猛衝擊燕軍；由5000人組成的突擊部隊，緊跟“火牛陣”後迅速出擊；城牆上男女老幼敲鑼打鼓、呐喊助威。毫無戒備的燕軍，夜裏正在休息。火牛衝到跟前，他們以為來了神兵天將，遂大驚失色，完全喪失了戰鬥能力，立即全軍崩潰，被火牛和齊軍突擊部隊殺得落花流水，橫屍遍地。主帥騎劫也被齊軍殺死。部分燕國殘軍倉皇逃走。田單乘勝揮師追擊，迅速全部奪回了齊國的所有失地，並從莒城將齊襄王迎回臨淄聽政。齊襄王因田單光複齊國勞苦功高，封他為安平君，並任命他為齊相。
田單為相以後處處謹慎小心，在政治上、軍事上均無大建樹。這是由於田單複國功大，在百姓中威信高，而齊襄王心胸狹窄，總是懷疑田單可能篡位，田單不得不采取明哲保身的態度，不敢有所作為。田單任齊相14年，值得稱道的隻有率齊軍破狄這件事。狄族活動於今山東高青東南一帶，獨自為政。齊襄王命令田單率軍前往征伐。行前，田單拜會智謀之士魯仲連。魯說：“將軍攻狄，不能下也。”田單一聽很生氣，說：“我在即墨一戰而破燕軍萬乘。現在征討小小的狄族，怎麼能攻不下呢！”遂轉身就走。結果，田單攻狄“三月不克”，不得不回來請教魯仲連。魯仲連說：“將軍你在即墨的時候，坐下來則編織盛土的草袋，站起來則拿著築城的工具修補城牆，與士卒同患難，共甘苦。將軍有誓死打敗燕軍的決心，士卒有一往無前、視死如歸的氣概。這是大破燕軍的根本原因。而現在，將軍你擁有采邑萬戶，有遊樂的場所，用黃金作腰帶，榮耀國內，有貪圖享樂之心，無為國捐軀之意，所以打仗就不會取得勝利。”魯仲連一針見血指出實質問題。田單猛然醒悟過來，立即回到征狄前線，進行思想動員，鼓舞士氣，並拿出在即墨之戰時的戰鬥精神，冒著矢石箭雨，親自擂鼓指揮攻城，終於攻破狄城，降服狄族。