針對剽悍的匈奴騎兵機動靈活、戰鬥力強及以掠奪為主要作戰目的，軍需全靠搶掠的特點，為使竄擾的敵騎兵徒勞無功，他命令堅壁清野，並示弱於敵，以麻痹強敵，伺機殲敵。
為此，嚴明軍紀：“匈奴入盜，急入收保，有敢捕虜者斬”，所以每當匈奴入侵邊境，烽火台一報警，李牧即下令士兵立即收拾物資退入城堡固守，從不出戰，使匈奴無從擄掠。
這樣過了幾年，李牧沒有人員傷亡，也沒有損失過物資。
然而，時間一長，匈奴兵將總以為李牧膽小怯戰，根本不把他放在心上；就是趙國邊兵們也在下麵竊竊私議，以為李牧膽小怯戰，有的憤憤不平。
李牧一意堅守不主動出擊的消息傳到趙孝成王那裏，趙孝成王派使者責備李牧，要李牧出擊。李牧老謀深算，意欲放長線釣大魚，也不作解釋，我行我素，依然如故。
匈奴一來，即深溝高壘，堅守不出。匈奴往往滿懷企望而來，卻一無所獲而歸。
趙王聽說李牧仍然一味防守，認為他膽怯無能，滅了自己威風，很生氣，立即將李牧召回，派另外一員將領來替代。
新將領一到任，每逢匈奴入侵，即下令軍隊出戰，幾次都失利，人員傷亡很大，而且邊境不安，百姓沒有辦法耕種和放牧。
趙王隻得又派使臣去請李牧複職，李牧閉門不出，堅稱有病，不肯就任。
趙王不得已，隻得強令李牧出山。
李牧對趙王說：“您一定要用臣的話，臣還要和以前一樣。您答應這個條件，我就赴任。”
趙王隻好答應了他的請求。李牧又來到雁門，堅持按既定方針辦，下令堅守。幾年內匈奴多次入侵，都一無所獲，還是以為李牧膽小避戰。
其實，李牧早已經定下誘敵深入，設伏包殲的計謀，對種種屈辱罵名置之不理，而邊庭將士因為天天得到犒賞，卻沒有出力的機會，都希望能在戰場上效力。
李牧看條件成熟了，於是經過嚴格挑選戰車1300輛，又挑選出精壯的戰馬1.3萬匹，勇敢善戰的士兵5萬人，優秀射手10萬人。然後把挑選出來的車、馬、戰士統統嚴格編隊，進行多兵種聯合作戰演習訓練。一切準備就緒之後，李牧設法引誘匈奴入侵。
公元前244年的春天，李牧讓百姓漫山遍野去放牧牲畜。不久，情報員來報告：“有小股匈奴到了離邊境不遠的地方。”
李牧派了一支小部隊出戰，佯敗於匈奴兵，丟棄下幾千名百姓和牛羊作為誘餌讓匈奴俘虜去。
匈奴單於王聽到前方戰報，十分高興，因久無繳獲，於是率領大軍侵入趙境，準備大肆擄掠。
李牧從烽火台報警和情報員報告中了解了敵情，早在匈奴來路埋伏下奇兵。待匈奴大部隊一到，李牧為消耗敵軍，先采取守勢的協同作戰。
戰車陣從正麵迎戰，限製、阻礙和遲滯敵騎行動；步兵集團居中阻擊；弓弩兵輪番遠程射殺；騎兵及精銳步兵控製於軍陣側後。當匈奴軍衝擊受挫時，李牧乘勢將控製的機動精銳部隊由兩翼加入戰鬥，發動鉗形攻勢，包圍匈奴軍於戰場。
經過幾年養精蓄銳訓練有素的趙軍將士們，早已摩拳擦掌，個個生龍活虎，向敵人撲了過去。仿佛是一架運轉嚴整的機器，兩翼包抄的1.3萬名趙軍騎兵仿佛兩把鋒利砍刀，輕鬆地撕開匈奴人看似不可一世的軍陣，在轉瞬間扼住10萬匈奴騎兵命運的咽喉。
一整天的會戰很快演變成一場對匈奴的追殲。10萬匈奴騎兵全軍覆沒，匈奴單於僅帶了少量親隨倉皇逃竄。
李牧大敗匈奴之後，又趁勝利之勢收拾了在趙北部的匈奴屬國，迫使單於向遙遠的北方逃去，進一步清除了北方的憂患。
在這次取得輝煌勝利的戰役之後，匈奴兵懾於趙軍之威，10多年內不敢入侵趙的邊境。李牧也因此成為繼廉頗、趙奢之後趙國的最重要的將領。
公元前246年以後，李牧曾因國事需要調回朝中，以相國身份出使秦國，訂立盟約，使秦國歸還了趙國之質子。
公元前245年，趙孝成王逝世，趙悼襄王繼位。公元前244年，廉頗的大將軍一職被取代，廉頗一怒之下，帶領自己部下，投奔魏國去了。當時，趙奢、藺相如已死，李牧成為朝中重臣。
公元前232年，秦王政派秦軍入侵。秦軍兵分兩路攻趙，以一部兵力由鄴北上，準備渡漳水向邯鄲進迫，襲擾趙都邯鄲。秦王政親率主力由上黨出井陘，企圖將趙攔腰截斷，進到番吾。
因李牧率軍抗擊，邯鄲之南有漳水及趙長城為依托，秦軍難以迅速突破。
李牧遂決心采取南守北攻，集中兵力各個擊破的方針。他部署司馬尚在邯鄲南據守長城一線，自率主力北進，反擊遠程來犯的秦軍。
兩軍在番吾附近相遇。李牧督軍猛攻，秦軍受阻大敗。李牧即回師邯鄲，與司馬尚合軍攻擊南路秦軍。秦南路軍知北路軍已被擊退後，料難獲勝，稍一接觸，即撤軍退走。
這次李牧擊退秦軍，是秦、趙兩國交戰中，趙國最後一次取得重大勝利。當時韓、魏已聽命於秦，尾隨秦軍攻趙，李牧為此又向南進軍，抵禦韓、魏的進攻。
公元前229年，趙國由於連年戰爭，再加上北部地震，大麵積饑荒，國力已相當衰弱。秦王政乘機派大將王翦親自率主力進圍趙都邯鄲。趙悼襄王任命李牧為大將軍，率全軍抵抗入侵秦軍。
王翦知道李牧不除，秦軍在戰場上不能速勝，稟告秦王，再行反間故伎，派奸細入趙國都城邯鄲，用重金收買趙悼襄王的近臣，讓他們散布流言蜚語，說什麼李牧、司馬尚勾結秦軍，準備背叛趙國。
昏聵的趙悼襄王一聽到這些謠言，不加調查證實，立即派人去取代李牧。
李牧為社稷軍民計，拒交兵權，繼續奮勇抵抗。趙悼襄王便暗中窺探，乘其不備之時，命人加以捕獲殘殺，並罷黜廢免了司馬尚。
3個月後，王翦大破趙軍，滅掉了趙國。
李牧這位縱橫沙場的名將，最終死在了他所誓死保衛的祖國君臣的手中。他的無辜被害，使後人無不扼腕歎息！