公元前310年，秦武王荡即位。此时，秦国形势很好，韩、魏、齐、楚、赵几个大国都宾从于秦。秦武王虽然重武好战，但并不拙于心计，他即位后就首先致力于巩固后方和整顿内政。秦武王元年，他亲自接见越国使者，与越国达成夹击楚国的密约，以此制楚。越国在勾践灭吴后成为东南大国，国力强盛，此时是仅次于楚国的第二大国。楚、越水土相接，人文相近，彼此以为害，一直都在谋划消灭对方。同年，他与魏王在临晋相会，以巩固秦魏联盟。秦武王元年，蜀相陈庄作乱，杀死蜀侯通国。秦武王派甘茂平定蜀国叛乱，诛杀陈庄，并派兵攻打义渠、丹、黎等少数民族，以确保秦国后方的安定。

在惠文王统治时期，张仪为相。张仪四处游说，鼓吹连横，破坏合纵。惠文王对张仪的游说十分欣赏，封他为武信君。但武王是个看重实力、不喜智诈的主儿，对张仪的做法很不满意。秦国许多大臣也十分讨厌张仪，向武王进言：张仪不讲信用，卖国以求荣，秦用这样的人，是会被天下耻笑的。此时，各国听说武王不信任张仪，都不愿意再同秦国连横，齐国甚至要捉住张仪，置之死地而后快。张仪见此情况，主动向武王要求去秦至魏，于是武王便将张仪送到魏国。张仪在魏国任相一年后死于魏。

秦武王是个很有抱负的人，他耻于与六国为伍，见六国都设有相国一职，便把秦国的相国一职，改称为丞相。秦武王二年（前309年），秦武王在秦国设置丞相官位，设左右丞相各一人，任命甘茂为丞相兼领上将军，樗里疾为右丞相。命甘茂等更修田律、修改封疆、疏通河道、筑堤修桥。

随着秦国的日益强大，武王野心也随之膨胀，他不仅要当各诸侯国的盟主，而且十分向往周天子的宝座，尽管这个“天子”早已是有名无实的傀儡。武王曾经说：若让我的车骑到三川“窥周室，死不恨矣”。而要窥周室，必须经过中原大地——韩国的土地，因为在黄河及伊水、洛水之间，韩有三川郡，周王畿也在郡内。因此，在公元前308年，武王派左丞相甘茂率兵攻宜阳（河南宜阳县）。宜阳是中原重镇，甘茂出兵前，要武王保证相信他，武王与甘茂立下誓言：绝不听别人谗言，甘茂才出兵宜阳。秦军在宜阳五个月，攻之不下。樗里疾等人果然在武王面前说甘茂的坏话，武王欲罢兵，甘茂提醒武王事前的保证，武王才下决心增兵，使甘茂大举进攻。结果，于次年攻下宜阳，斩首六万级，同时攻取了河对岸的武遂并筑城。

攻取宜阳后，武王派樗里疾以车百乘去觐见周天子。周天子见秦国日强，不敢不曲意逢迎。秦国势力深入到中原，并在周王室前耀武扬威，使得武王十分得意。

秦武王身体健硕，一味嗜武，喜好与人角力，大力士任鄙、乌获、孟说等人都因此做了高官。武王自己也有一身蛮力，因为向往着象征周天子权位的周鼎，所以常常以举鼎为戏。秦武王四年（前307年），武王与孟说比赛举“龙文赤鼎”，结果大鼎脱手，砸断胫骨，至当年八月竟因此死去，年仅23岁。雄心勃勃的武王，因好勇逞能死于举重比赛，在王位仅四年。司马迁说：“武王有力好戏”。贾谊评价道：“孝公既没，惠文、武、昭襄蒙故业，因遗策，南取汉中，西举巴、蜀，东割膏腴之地，北收要害之郡。”