大战开始，白起先在阵前布置了少量兵力，但带了大量的旗帜摆在阵前，白起让小部队佯攻韩军，让韩军错以为秦国的主力在打自己。秦国的主力则已经绕道到联军的背后，向魏军发动猛攻。尹阙地势险隘，公孙喜面对秦国的猛攻一时间来不及布阵应对，仓促之间被白起带领的主力打得七零八落。
公孙喜马上派人通知韩军过来支援，但韩军拒绝了，他们说秦国主力在进攻自己，已经自身难保了。在秦军的猛攻下，魏军抵挡不住，很快就被打败了。击败魏军后，白起再对韩军发起攻势，得知盟友已经被打败了，韩军战意全无，很快就溃败而逃。至于东周国那小队兵，早就开溜了。
三国联军溃逃，白起乘胜追击，杀得尸横遍野，二十四万联军几乎团灭，主帅公孙喜被杀，白起占领了尹阙及五座城池。
尹阙之战白起以少胜多，团灭对手，就此一战成名，被提拔为庶长，接替了向寿的岗位。尹阙之战是白起的成名战，也是魏、韩被灭的开端。两国在此战中精锐尽丧，国力大损，被迫割地求和，但秦国不给喘息的机会，让白起带兵渡过黄河，攻占了韩国安邑(今山西运城市夏县西北)以东的大片土地。
在接下来的五年里，秦昭襄王派白起、司马错继续蚕食魏、韩土地，陆续占领了韩国的宛(今河南南阳市宛城区一带)、叶(今河南叶县南)、邓(今河南孟州市西)；攻占了魏国的轵(今河南济源县东南)、河雍(今河南孟州市西)、蒲阪(今山西永济市北)、皮氏(山西省河津市西)、河内郡六十一座城池，彻底扫平了秦国东进中原的道路。
魏国、韩国此时就像砧板上的肉，就等秦国什么时候宰割了。秦昭襄王没有一口气灭亡魏、韩，他怕引起其他国家的强烈反击，毕竟齐、赵、楚还是很有实力的，他们不会放任秦国吞并魏、韩，秦昭襄王暂时收手，等待时机，时机很快就来了。