十九年(前307年)正月，武靈王招肥義談論天下大事，(史記是這麼說的，實際的情形，可能是召集肥義及以下官員，舉行軍事會議。)談了5天才結束。會後，武靈王帶領軍隊進攻中山國，到達中山國南境的邊防城市：房子(今河北高邑縣西南)，第一戰就吃了敗仗，只好退兵。
武靈王帶領幹部作邊境考察，沿着中山與趙國的邊境到達代(今河北蔚縣)，北到“無窮之門”(位於今河北張北縣)，西到黃華(可能是黃河邊的山丘)。考察回來後召見樓緩謀劃，說：“先王趁世事變化，作了這裏的主人，依靠漳水、滏水的天險，修築長城，攻取藺、郭浪，在荏打敗了林胡，但功業還沒完成。現在中山在我國中間，北有燕，東有東胡，西有林胡、樓煩和秦、韓的邊境。
如果沒有強大的兵力救援，就要亡國了，怎麼辦?要有高於世俗的功名，一定會受到背離習俗的拖累。我想要全國軍民都改穿作戰與工作方便的胡服。”樓緩說：“好，臣支持大王的決定。”但羣臣都不想改穿野蠻人的服裝，武靈王再與重臣肥義討論，肥義也支持武靈王的構想。
武靈王想讓德高望重的叔叔公子成帶頭穿胡服，爲羣臣榜樣，公子成反對，稱病不朝。武靈王親自前往公子成家勸說。二十一年(前305年)，再進攻中山，二十六年(前300年)，再次進攻中山，這一次，趙國決定要消滅中山國，出動大軍連續進攻五年，前296年終於消滅中山國，另立一位傀儡中山王，次年又把傀儡取消，中山國徹底的消滅了。
在進攻中山時，還繼續攻伐北方及西方的胡人部落，領土向北擴大到燕、代，向西擴大到雲中(今內蒙古呼和浩特托克托縣)、九原，並從今天的河北張家口到內蒙古巴彥淖爾盟五原縣修築“趙長城”。前297年，趙主父巡視新領土時碰到樓煩王，樓煩王不想打仗也不想逃跑，他向趙主父投降，把軍隊交給趙主父收編，樓煩人成了趙國人。
二十八年(前298年)，五月一日，武靈王傳位趙何爲王，新王到太廟行完禮儀後，出來上朝。大夫都作爲新王的臣子，肥義爲相國，並任新王的老師。趙何是爲趙惠文王，惠文王是吳孟姚的兒子，武靈王自號主父。
惠文王四年(前295年)羣臣朝見惠文王，主父在一旁觀看，看見趙章作爲兄長而今面對趙何稱臣，心中憐憫，想把國一分爲二，讓趙章作代王，但這個決定沒有做出就被中止了。
主父和惠文王出遊沙丘，分宮而居，趙章和田不禮帶領他們的黨羽作亂，詐用主父的命令召惠文王。肥義先去，被殺。高信和惠文王與趙章作戰。公子成和李兌從國都趕來平亂，擊敗趙章，殺田不禮。
趙章逃到主父宮中，主父接納了他。公子成和李兌包圍了主父宮，殺死趙章。公子成和李兌商量：“因爲趙章的緣故而圍攻主父，休兵的話，一定會被滅族。”於是繼續圍困，對宮中人說：“後出來的人滅族”，宮中人都逃了出來。主父逃不出來，又找不到食物，把樹上的小鳥都掏出來吃了，過了三個月左右在宮中餓死。
趙雍諡號武靈王，葬於蔚州靈丘縣東三十里(今河北蔚縣)。東漢蔡邕在《獨斷》中解釋：“克定禍亂曰武，亂而不損曰靈”。趙從武靈王起始稱王。
