西鄙之战
秦孝公十九年（公元前343年），秦国在武城（今陕西省华县）筑城。
秦孝公二十一年（公元前341年），魏国在马陵之战遭受齐国重创，主将庞涓自杀，太子申被俘。商鞅趁机对秦孝公说：“秦国和魏国的关系，就像人得了心腹疾病，不是魏国兼并秦国，就是秦国吞并魏国。魏国地处山岭险要的西部，占据崤山以东，与秦国以黄河为界。形势有利时就向西侵犯秦国，不利时就向东扩展领地。如今君上圣明贤能，秦国繁荣昌盛。而魏国刚刚被齐国击败，可以趁此良机攻打魏国。魏国抵挡不住秦国的攻势，必然要向东撤退。魏国一向东撤退，秦国就占据了黄河和崤山险固的地势，向东可以控制各国诸侯，这可是一统天下的帝王基业啊！”秦孝公采纳商鞅的建议，决定趁魏国实力尚未恢复之机，大举攻魏。
同年，秦国联合齐、赵两国攻打魏国。九月，秦孝公派商鞅进攻魏河东，魏派公子卬迎战。两军对峙时，商鞅派使者送信给公子卬，说：“我当初与公子相处的很快乐，如今你我成了敌对两国的将领，不忍心相互攻击，我可以与公子当面相见，订立盟约，痛痛快快地喝几杯然后各自撤兵，让秦魏两国相安无事。”公子卬赴会时被商鞅埋伏的甲士俘虏，商鞅趁机攻击魏军，魏军大败。魏惠王被迫割让河西部分土地求和，商鞅因战功获封于商十五邑，号为商君。
秦孝公二十四年（公元前338年），秦再次攻魏，在岸门（今山西省河津市南）击败魏军，俘其主将魏错。同年，秦国联合大荔戎包围了魏国的合阳（今陕西省合阳县东南）。
因病去世
秦孝公二十四年（公元前338年），秦孝公嬴渠梁病危，《战国策》记载秦孝公想传位于商鞅， 但是商鞅推辞不肯接受。秦孝公去世后，在位二十四年，安葬于弟圉，其子秦惠文王继位。 秦孝公去世后，商鞅因被公子虔诬陷谋反，战败死于彤地，其尸身被带回咸阳，处以车裂后示众。
法图强
战国初期，秦国地广人稀，大部分土地还没有得到开发，农业生产远不如东方各国。秦孝公即位之后，深感“诸侯卑秦，丑莫大焉”，决心变法图强，下达《求贤令》。商鞅在此背景之下来到秦国。
变法之争结束后，秦孝公于公元前359年命商鞅在秦国国内颁布《垦草令》，作为全面变法的序幕。其主要内容有：刺激农业生产、抑制商业发展、重塑社会价值观，提高农业的社会认知度、削弱贵族、官吏的特权，让国内贵族加入到农业生产中、实行统一的税租制度等改革方略。
《垦草令》在秦国成功实施后，秦孝公于公元前356年任命商鞅为左庶长，在秦国国内实行第一次变法。其主要内容有：增加连坐法法律，轻罪用重刑；废除旧世卿世禄制， 奖励军功，颁布军功爵制度；重农抑商，奖励耕织，特别奖励垦荒；强制推行个体小家庭制度等 。咸阳（今陕西省咸阳市东北）位于关中平原中部，北依高原，南临渭河，顺渭河而下可直入黄河，终南山与渭河之间可直通函谷关。为便于向函谷关以东发展，秦孝公于秦孝公十二年（公元前350年）命商鞅征调士卒，按照鲁国、卫国的国都规模修筑冀阙宫廷，营造新都，并于次年将国都从栎阳（今陕西省渭南市富平县东南）迁至咸阳，同时命商鞅在秦国国内进行第二次变法。
击败魏国
收复河西失地，恢复秦穆公时期的霸业是秦献公、秦孝公两代国君的愿望。秦孝公八年（公元前354年），秦孝公趁魏军主力出击之机，派军队偷袭魏国，大败魏军，并占领少梁。同年，秦孝公命公孙壮率军攻打韩国，插入魏、韩两国交界地区。
秦孝公九年（公元前353年），秦孝公趁魏国国内空虚之机，于前352年任命商鞅为大良造，率兵长驱直入，包围魏国并占领魏国旧都安邑（今山西省夏县西北）。秦孝公十一年（公元前351年），商鞅又率兵包围并占领固阳。秦孝公二十一年（公元前341年），魏国在马陵之战遭受齐国重创，主将庞涓自杀，太子申被俘。秦孝公采纳商鞅的建议，决定趁魏国实力尚未恢复之机，大举攻魏。秦孝公二十四年（公元前338年），秦再次攻魏，在岸门（今山西省河津市南）击败魏军，俘其主将魏错。同年，秦国联合大荔戎包围了魏国的合阳（今陕西省合阳县东南）。
关于历史上对秦孝公的评价
贾谊：“秦孝公据崤函之固，拥雍州之地，君臣固守，以窥周室，有席卷天下、包举宇内、囊括四海之意，并吞八荒之心。当是时，商君佐之，内立法度，务耕织，修守战之备；外连衡而斗诸侯。于是秦人拱手而取西河之外。”
司马迁《史记》：“秦起襄公（秦襄公），章于文、缪（秦文公、秦穆公），献、孝（秦献公、秦孝公）之后，稍以蚕食六国，百有馀载，至始皇乃能并冠带之伦。”
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