此后，秦国向东出兵围困陕城，进兵西方斩杀了戎族的原王。卫鞅听到秦孝公发布的这个告令，便西入秦国，借助景监的引见来求见孝公。两人见面后进行了长时间的交谈，结果孝公对卫鞅十分满意，任用他来辅佐自己进行改革。
孝公称霸
秦孝公三年，卫鞅劝说孝公变更法制、整饬刑法，对内致力于农耕，并明确规定在对外征战中对将士的赏罚，鼓励力战效死。孝公很欣赏他的建议。但是以甘龙、杜挚为代表的保守派官僚却有不同看法，他们反对变法并且与卫鞅展开了争论。最终在孝公的支持下，新法得以推行。起初，秦国上下对新法的实施感到不便与痛苦。但是三年以后，绝大多数秦人都觉得新法确实很便利。后来孝公任命卫鞅为秦国最重要的军政长官左庶长，更加深入地进行改革。
为了进一步向东发展，给东方各诸侯国施加更大的压力，秦人建造了咸陽城，在此修筑了宫廷以及高大的门，然后把都城迁到了这里。为了提高国家的行政效率，加强政府对民众的管理，秦国便把各个较小的乡、村落合并到一处，最终汇集成大的县，每县设置县令一名。经过整合，全国共有县四十一个。秦政府废除传统的井田制，扩展了耕地，大力扶植自耕农阶层，为国家富强打下坚实的经济基础。后来，秦国又实行了军赋制度。
变法的深入与成功使得秦国国力大为增强，在对关东六国的战争中接连取得胜利，国家的疆域日益扩大，在诸侯国中的地位也有了显著提高。几年后，周天子封秦孝公为诸侯伯长，各国均派遣使臣表示祝贺。秦国派公子少官率领军队在今河南开封南部的逢泽地区会集诸侯，一同朝见周天子。秦国的霸主地位正式确立起来。此后，虽然随着孝公的去世，卫鞅被灭族，但是新法在秦国却得到了保留，历经惠文王、武王、昭襄王、孝文王、庄襄王几世而不变，为秦国最终灭亡六国、一统天下奠定了基础。