Bạch Khởi nhận lệnh lui quân về nước, tiếc công lao của mình và tướng sĩ phải bỏ dở, hỏi ra mới biết là ý đồ của thừa tướng Phạm Thư. Từ đó giữa ông và Phạm Thư có hiềm khích. Bạch Khởi nói với mọi người rằng:

Từ trận thua ở Trường Bình, trong thành Hàm Đan, một đêm mười lần sợ; nếu thừa thắng tiến đánh, thì không đầy một tháng có thể lấy được. Tiếc thay Ứng hầu[1] không biết thời thế, chủ trương việc rút quân về, làm mất cơ hội ấy!

Vua Tần nghe ý kiến của ông lại hối tiếc, bèn lại dùng ông làm tướng, muốn sai đánh Triệu, nhưng gặp lúc ông có bệnh không đi được, bèn sai đại tướng Vương Lăng đem mười vạn quân đánh Triệu, vây thành Hàm Đan.

Vua Triệu sai Liêm Pha cự địch. Liêm Pha đặt quân phòng ngự rất nghiêm, lại đem gia tài mộ quân quyết tử, thường thường ban đêm cho trèo vào thành, đánh phá dinh Tần. Quân của Vương Lăng bị thua to.

Bấy giờ Vũ An quân Bạch Khởi bệnh đã khỏi, vua Tần muốn sai ra thay Vương Lăng. Vũ An quân tâu rằng:

Thật ra thành Hàm Đan không phải dễ đánh đâu! Trước kia, sau khi đại bại, trăm họ sợ hãi không yên, nếu nhân đó mà đánh, thì họ giữ không được vững, đánh không đủ sức, ta có thể đánh lấy ngay được. Nay đã hơn hai năm rồi, vết thương đã hàn, họ lại được Liêm Pha là tay lão tướng, không như Triệu Quát. Chư hầu thấy Tần đang hoà với Triệu mà lại đánh, thì cho Tần là không thể tin được, tất sẽ hợp tung mà đến cứu. Tôi chắc là Tần không thể được vậy!

Vua Tần ép nài mãi, nhưng Bạch Khởi cố từ. Vua Tần lại sai Phạm Thư đến khuyên bảo, Bạch Khởi căm giận Phạm Thư trước kia ngăn trở sự thành công của mình, bèn xưng bệnh không tiếp. Phạm Thư bèn gièm với vua Tần rằng ông muốn chống lệnh không đi. Vua Tần lại sai Vương Hột thay Vương Lăng đi đánh nhưng suốt mấy tháng cũng không hạ nổi Hàm Đan.

Phạm Thư nhân thể tâu với Tần Chiêu Tương vương, thế nào cũng phải cử Vũ An quân làm tướng. Ông lại lấy cớ bị ốm nặng. Tần Chiêu Tương vương giận dữ, sai thu hết chức tước và phong ấp của ông, giáng xuống làm lính, đày ra Âm Mật, bắt ông phải lập tức ra khỏi thành Hàm Dương. Ông than rằng:

Phạm Lãi có nói: "Con thỏ khôn đã chết, con chó săn tất bị mổ". Ta vì Tần đánh hạ được hơn bảy mươi thành của chư hầu, cái thế tất phải bị mổ!

Rồi ông đi ra cửa tây Hàm Dương, đến Đỗ Bưu tạm nghỉ để đợi hành lý. Phạm Thư lại nói với vua Tần rằng:

Bạch Khởi ra đi, trong lòng tấm tức không phục, thốt ra nhiều lời oán giận, nói có bệnh, không phải là thật, sợ rằng sẽ đi sang nước khác để làm hại Tần!

Vua Tần bèn sai sứ đưa cho Bạch Khởi một thanh gươm sắc, bắt phải tự tử. Bạch Khởi tự đâm cổ chết. Trước khi chết, ông thở dài nói:

Ta cũng đáng chết thôi. Ở Trường Bình 40 vạn quân Triệu đều đầu hàng, ta lại lừa dối chúng rồi giết hết cả đi. Chúng nó có tội gì mà lại phải bị giết như thế? Bây giờ chính là quả báo của ta chăng?

Người nước Tần nghĩ Bạch Khởi không có tội mà phải chết, đều đem lòng thương, lập đền thờ ông.

Vua Tần sau đó tiếp tục thêm quân đánh Triệu nhưng nước Triệu vẫn đứng vững, đúng như dự liệu của Bạch Khởi.