白起病愈，秦王欲以白起为将攻邯郸，白起对秦昭襄王说：“邯郸实非易攻，且诸侯若援救，发兵一日即到。诸侯怨秦已久，今秦虽破赵军于长平，但伤亡者过半，国内空虚。我军远隔河山争别人的国都，若赵国从内应战，诸侯在外策应，必定能破秦军。因此不可发兵攻赵。”
秦昭襄王改派王龁替王陵为大将，八、九月围攻邯郸，久攻不下。楚国派春申君同魏公子信陵君率兵数十万攻秦军，秦军伤亡惨重。
白起听到后说：“当初秦王不听我的计谋，结果如何？”秦昭襄王听后大怒，强令白起出兵，白起自称病重，经范雎请求，仍称病不起。
由于病体不便，白起并未立即启程。三月后，秦军战败消息不断从邯郸传来，昭王更迁怒于白起，命他即刻动身不得逗留。
白起只得带病上路，行至杜邮（今陕西省咸阳市任家咀村），秦昭襄王与范雎商议，以为白起迟迟不肯奉命，“其意怏怏不服，有余言”，派使者赐剑命其自刎。
白起拿起剑自刎时，仰天长叹：“我对上天有什么罪过，竟落得如此下场？”过了好一会儿，他又说：“我本来就该死。长平之战，赵军降卒几十万人，我用欺骗的手段把他们全部活埋了，这就足够死罪了！”说完自杀。时为秦昭襄王五十年（前257年）十一月。
另有一说白起抗命不遵原因是：白起深知自己如果再次引兵攻赵，换来的将是赵国全国的抵抗。因为长平之后赵国深恨白起，所以昭王再次攻赵时，白起应该是最不适合当统帅的人选。白起死非其罪，秦人很怜惜他，乡邑地方都建祠祭祀。
