此後，秦國向東出兵圍困陝城，進兵西方斬殺了戎族的原王。衛鞅聽到秦孝公發佈的這個告令，便西入秦國，借助景監的引見來求見孝公。兩人見面後進行了長時間的交談，結果孝公對衛鞅十分滿意，任用他來輔佐自己進行改革。
孝公稱霸
秦孝公三年，衛鞅勸說孝公變更法制、整飭刑法，對內致力於農耕，並明確規定在對外征戰中對將士的賞罰，鼓勵力戰效死。孝公很欣賞他的建議。但是以甘龍、杜摯為代表的保守派官僚卻有不同看法，他們反對變法並且與衛鞅展開了爭論。最終在孝公的支持下，新法得以推行。起初，秦國上下對新法的實施感到不便與痛苦。但是三年以後，絕大多數秦人都覺得新法確實很便利。後來孝公任命衛鞅為秦國最重要的軍政長官左庶長，更加深入地進行改革。
為了進一步向東發展，給東方各諸侯國施加更大的壓力，秦人建造了咸陽城，在此修築了宮廷以及高大的門，然後把都城遷到了這裡。為了提高國家的行政效率，加強政府對民眾的管理，秦國便把各個較小的鄉、村落合併到一處，最終彙集成大的縣，每縣設置縣令一名。經過整合，全國共有縣四十一個。秦政府廢除傳統的井田制，擴展了耕地，大力扶植自耕農階層，為國家富強打下堅實的經濟基礎。後來，秦國又實行了軍賦制度。
變法的深入與成功使得秦國國力大為增強，在對關東六國的戰爭中接連取得勝利，國家的疆域日益擴大，在諸侯國中的地位也有了顯著提高。幾年後，周天子封秦孝公為諸侯伯長，各國均派遣使臣表示祝賀。秦國派公子少官率領軍隊在今河南開封南部的逢澤地區會集諸侯，一同朝見周天子。秦國的霸主地位正式確立起來。此後，雖然隨著孝公的去世，衛鞅被滅族，但是新法在秦國卻得到了保留，歷經惠文王、武王、昭襄王、孝文王、莊襄王幾世而不變，為秦國最終滅亡六國、一統天下奠定了基礎。