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齊人自恃有四十年精心打造的堅固防禦，有幾十萬強大軍隊，即便秦國的武烈侯帶著大軍打來了，齊國也有絕對的把握守住疆土。另外從當前的戰局來說，齊國也佔據著相當大的主動，畢竟公子扶蘇的軍隊久戰已疲，對齊國實際上已經構不成威脅，而王翦所統率的主力又在平輿戰場被楚國項燕所牽制，這樣就算武烈侯到了中原，揮軍攻打齊國，所能取得的戰果也十分有限。正是從這一分析出發，齊人雖然在北線全力戒備，但主要精力還是放在西線，試圖儘快擊敗公子扶蘇，扭轉整個戰局。
十二月初，齊國北線鎮戍軍在大河沿岸做好了迎戰準備，而齊軍主力更是聯合魏軍猛攻陽關。齊軍要搶時間，只要攻佔陽關，奪回薛郡，殺進中原腹地，整個戰局就必然改變。
武烈侯一聲令下，北疆大軍開始渡河作戰。
辛勝和蒙恬的選鋒軍越過大河堅實的冰面，向齊國河岸堡壘發動了狂風暴雨一般的攻擊。
齊軍雖有準備，但奈何秦軍在平原津紮下大營，齊軍以為秦軍的攻擊方向是在平原和高唐一線，結果上當中計了，讓八萬秦軍在短短時間內便突破了大河防線。
當日下午，司馬尚和司馬斷率八萬騎軍穿過大河防線，飛越漯水，再過濟水，風馳電掣一般殺到齊西都歷下城，切斷了臨淄和盧齊長城之間的糧道，斷絕了齊軍主力後撤臨淄之路。
就在司馬尚率軍包圍歷下城的時候，平原城方向的齊北都大軍也殺到了靈丘一線，試圖奪回防線，把秦軍阻截在大河北岸。
齊軍錯誤地估計了秦軍的兵力，當他們正在與辛勝、蒙恬的軍隊奮力廝殺的時候，代侯公子將閭和楊端和指揮各自的軍隊迅速越過大河，把齊軍團團包圍。
當日黃昏時分武烈侯抵達靈丘，命令各軍連夜攻擊，務必以最快速度全殲齊北都大軍的主力。
秦軍近十八萬人，以逸待勞，而齊北都大軍主力不足四萬，急行百里而來精疲力竭，來了就開戰，接著又陷入包圍，戰局瞬息突變，軍心大亂，廝殺到半夜，齊軍死傷慘重，餘者紛紛投降。
武烈侯命令，留一萬人戍守靈丘，保護糧道，看押俘虜，監控平原城，防止平原城的留守齊軍偷襲糧道，其餘各軍馬上起程，火速攻打歷下城。打掃戰場的事情就交給隨軍民夫。
黎明時分，北疆四個軍不顧大戰之後的疲勞，向歷下城急速挺進。
北疆大軍在開始攻擊之後的第四天下午，全部抵達歷下城。
此刻，臨淄已經得到秦軍包圍歷下城的訊息，齊王建和文武百官無不震駭，京都大軍匆忙趕往章丘阻截，而齊王建更是十萬火急命令太子安撤軍回援，命令各郡縣、各封國在最短時間內徵召所有可以作戰的男丁趕赴京都作戰。
陽關戰場上的齊魏聯軍也接到了訊息，太子安和魏王咎難以置信，這怎麼可能？就算大河、漯水和濟水封凍了，但還有北都鎮戍軍，還有河岸堡壘，還有平原和高唐等堅固城池，秦軍怎麼可能在突然間就殺進了齊國腹地，包圍了西都歷下城？齊國耗費四十年打造的北線防禦難道就如此不堪一擊？
事實上齊國因為地理原因，的確缺少防禦屏障，尤其在西北這兩個方向，雖有大河、濟水，但一旦到了嚴冬，河面封凍，就根本起不到屏障作用。至於長城、堡壘、烽燧在千軍萬馬面前，又能發揮多少阻御之力？但齊人不這麼想，齊人認為自己耗盡心血打造了四十餘年的防禦肯定固若金湯，由此太子安和田藩、孫粱等人不願意相信秦人已經摧毀了齊國的防線，他們認為這個訊息不可靠，所以他們繼續攻打陽關，同時等待最新的符合自己意願的訊息。
結果讓他們大失所望，更讓他們驚惶失措，秦軍不但突破了大河防線，而且還是幾十萬大軍殺了進來，西都歷下已經被團團包圍，尤其可怕的是，他們失去了臨淄的糧草武器。沒有糧草武器的持續供應，前線幾十萬大軍如何生存？
太子安和田藩等人果斷撤軍，一天之內撤到長城，留下田儋、魏王咎戍守平陰要塞，主力大軍接著直殺歷下城。
太子安率軍趕到歷下的時候，是北疆大軍突破大河防線後的第五天，他們錯過了回援的最佳時間。
秦軍非常兇猛，不待齊軍列好戰陣，其十六萬步軍便從正面展開猛烈攻擊，而八萬騎軍則從兩翼策應，齊軍倉促應戰，雙方血腥廝殺。
齊軍已經連續作戰近四個月，更在陽關苦戰了半個多月，此刻匆忙回援，一路狂飆，不但身體疲憊，士氣低迷，軍心更是不穩，而秦軍以逸待