也許是荊軻沉溺於溫柔富貴之鄉，抑或是還沒有做好最後犧牲的準備，在接受了太子丹的請求之後，他並沒有實質性的行動。而這時，也就是公元前228年，果如太子丹所料，秦大將王翦攻破趙國，俘虜了趙王，揮兵北上，抵達燕國南界，尋找機會渡易水伐燕。燕國上下震動，太子丹更是如蹈火炭，敦促荊軻盡快赴秦。這時，荊軻請求太子丹給他兩樣東西，一是燕地督亢的地圖，二是樊於（wū）期的首級。荊軻的理由是，秦王政不但急於奪取燕國領土，還以“金千斤，邑萬家”懸賞緝捕樊於期。所以，隻要獻上這兩樣禮物，就可以獲得秦王的信任，才能接近秦王，實施暗殺計劃。就情理而言，這時的太子丹沒有什麼不能答應的，現在不給荊軻獻給秦王，秦國滅燕後什麼東西也是秦國的。因此，太子丹當即答應提供地圖，但對於樊於期的人頭，實在是有些不忍於心。因為樊於期是勸誘秦公子長安君成蟜叛亂的秦國將領，曾經替長安君寫檄文，把秦王政母親奸情昭示天下，使秦王政蒙羞。荊軻見太子丹不忍心，於是就親自麵見樊於期，向他說明如此做的動機，是求得親近秦王，實行刺殺。樊於期報仇心切，毫不猶豫，當即自刎而死。
為了確保刺殺成功，燕太子丹又為荊軻購買了趙國工匠徐夫人鍛造的匕首，找來了13歲就敢殺人的燕國勇士秦舞陽給荊軻當副手，同時配備了敢死之士20多人做隨從，另外還為荊軻準備了價值千金的財物，供荊軻打通關節便用。
大概是估計到荊軻此去生還的可能性很小，所以，荊軻出發的那一天，太子丹及其親信賓客都身穿白色衣冠，來到易水岸邊為荊軻送行。荊軻的好朋友高漸離擊打著樂器築，荊軻和樂而歌，歌調嗚咽悲愴，在場的人都淚流滿麵。荊軻突然向前兩步，用高亢悲壯的調子唱道：“風蕭蕭兮易水寒，壯士一去兮不複還！”歌罷，慨然登車而去。
荊軻到了秦國之後，通過走秦王的寵臣中庶子蒙嘉的門路，取得了覲見秦王的機會。晉見秦王政這天，荊軻捧著裝有樊於期人頭的匣子，秦舞陽捧著裝地圖的匣子，依次進入大殿。走到王位的台階下時，秦舞陽臉色大變，秦國群臣感到很奇怪，荊軻回頭對秦舞陽笑笑，上前替他向秦王謝罪說：“北方蠻夷地區的粗陋之人，沒有見過天子，所以害怕，希望大王原諒他，讓他在大王的麵前完成他的使命。”秦王沒有怪罪秦舞陽，隻是讓荊軻把秦舞陽拿的地圖獻上來。
荊軻取過地圖奉送給秦王，展開地圖，當地圖全展開時匕首就露了出來。荊軻左手抓住秦王的衣袖，右手拿著匕首刺向秦王。不料荊軻一刺未中，秦王大驚失色，掙斷衣袖站了起來，欲拔佩劍，但是劍太長，隻能握住劍鞘。秦王當時又怕又急，加之劍插得又緊，所以不能立即拔出來。
荊軻追逐秦王，秦王繞著柱子跑。由於事情發生得非常突然，群臣一時目瞪口呆，而且，按照秦國的法令，群臣侍立殿上，是不能帶兵器的，而殿下拿著兵器的宮廷侍衛，沒有皇上的命令是不能上殿的。秦王政惶急之間，來不及召喚殿下的侍衛，因此被荊軻追地團團轉，大臣們倉猝間驚慌失措，幸虧秦王政的隨從醫官夏無且急中生智，用他手中捧著的藥袋投擊荊軻，這才使秦王政度
過了最危急的時刻。可是，秦王這會兒繞著柱子跑，慌忙得不知所措，連身上的佩劍都拔不出來。兩旁的人就喊：“大王快把劍推到背後！推到背後！”秦王政這才反應過來，拔出劍來擊殺荊軻。荊軻被秦王砍斷了左腿，匍倒在地，但他仍然掙紮著舉起匕首投擊秦王。不過，蒼天不佑燕國，匕首沒有投中秦王，碰在殿柱上。秦王趁機一陣亂刺，荊軻受傷八處，箕坐在地上，被湧上來的衛士們殺死。
現在，我們從曆史的角度來看太子丹設謀刺殺秦王，的確是個下下策，不過，這也是無可奈何的絕望之舉。從當時的形勢看，無論荊軻刺秦是否成功，都很難挽救燕國覆滅的命運。在筆者看來，荊軻刺秦這件事本身沒有什麼值得稱道之處，然而荊軻的為人行事還是令人欽敬的。正因如此，荊軻舍生取義、慷慨悲壯的精神，幾千年來一直為人們所崇敬。
不過，荊軻刺秦的失敗，反而加速了燕國的滅亡。刺秦王之事發生之後，秦王政大怒，命令王翦、辛勝迅速出兵大舉攻燕。燕國聯合代王（逃到代的趙王）合兵抗秦。但是，兩國之兵難以抵禦強大的攻勢，被王翦、辛勝、李信等秦將打得落花流水，四散奔逃。公元前226年，王翦攻秦軍破燕、代兩軍於易水之西，乘勝進逼燕都薊城（今北京市城西南），十月，薊城失陷，燕王喜與太子丹率領燕之殘軍退守遼東。李信率數千精銳追擊，再破燕軍。公元前222年，秦大將王翦之子王賁攻打遼東，燕王喜被迫采納代王趙嘉之策，主動將太子丹的首級獻給秦國，以求寬恕。
燕王斬太子丹以獻秦隻能收一時之效。秦始皇二十五年（前222），秦始皇先後在南北發動大規模軍事行動。他派王賁為將，統帥重兵，揮師北進，先攻遼東，俘燕王喜，然後回兵攻代，俘虜了代王嘉。至此，秦先後吞並了韓、趙、魏、燕、楚五國。為了隆重慶祝這些勝利，這年五月秦始皇下令“天下大酶（méi）”，恩準天下臣民飲酒歡樂，舉行大型慶祝活動。