万大军尚未撤回，秦军和联军双方在临晋关至蕞城一带鏖战，吕不韦开始动员禁卫军参战。都尉桓齮和侍卫兵梵於期踊跃报名上战场，吕不韦凑齐了两万禁卫军力量，由魏缭率领前往蕞城，与庞焕联军作战。

桓齮原为谒者令，嬴政登基后迁为都尉；梵於期是华阳夫人安插在咸阳禁卫军中的暗桩，此时借机挺身而出，意图博取晋升机会，打入更高阶层。

十日之后，王翦大军击退了挡在函谷关外的韩魏联军，由函谷关入关进兵至蕞城，开始与联军作战。晋阳回撤的十万大军随后赶到，庞焕率领的五国联军此时也已经到了强弩之末。

秦国有惊无险，成功保卫了咸阳，联军最终兵败退兵，人马损失过半。后人认为，庞焕此番合纵，虽败犹荣，是战国中后期五次合纵中走得最远的一次，也是唯一能够威胁到咸阳的一次。与此相反，秦国虽然最终赢得了胜利，但在嬴政看来，他自己失败了。

蕞城之战中桓齮斩杀了十名来敌，而梵於期杀的人在所有秦兵中排第一，二人都因此得到了奖赏和升迁。

对于嬴政的失算，吕不韦并不认为是儿子的责任，因此也未留意到儿子的内心起伏变化。嬴政第一次用计，就遭遇了失败，作为天生的王者，内心之中他难以原谅自己，更恨作为兄弟和朋友的姬丹，毫无诚信！