秦惠文君九年(前329年)，张仪由赵国西入秦国，凭借出众的才智.被秦惠王任为客卿，筹划谋略攻伐之事。次年，秦国仿效三晋的官僚机构开始设置相位，称相邦或相国，张仪出任此职。他是秦国置相后的第一任相国，位居百官之首，参预军政要务及外交活动。从此开始了他的政治、外交和军事生涯。
张仪拜相后，积极为秦国谋划。他采用连横术迫使韩、魏太子来秦朝拜，并与公子华(桑)攻取魏国蒲阳(今山西隰县)。又游说魏惠王，不用一兵一卒，使得魏国把上郡15县，包括少梁<今陕西韩城南)一起献给秦国。秦惠文君十三年(前325年)，张仪又率军攻取魏国的陕县(今河南陕县)。这样，黄河天险为秦所占有。随着秦国威势的不断增长，张仪辅佐秦惠文君于同年称王，秦国国势日益强盛。
秦惠文王更元二年(前323年)，秦国为了对抗魏惠王的合纵政策，进而达到兼并魏国国土的目的，张仪运用连横策略，与齐、楚大臣会于啮桑(今江苏沛县西南)以消除秦国东进的忧虑。张仪从啮桑回到秦国，被免去相位。三年，魏国由于惠施联齐，楚没有结果，不得不改用张仪为相，企图连秦、韩而攻齐楚。其实张仪的最终目的是想让魏国做依附秦国的带头羊。由于连横威胁各国，秦惠文王更元六年(前319年)魏国人公孙衍受齐、楚、韩、赵、燕等国的支持，出任魏相，张仪被驱逐回秦。
秦惠文王更元八年(前317年)张仪再次任秦相国。九年，秦惠王接受司马错的建议，遣张仪、司马错等人率兵伐蜀，取得胜利，旋即又灭巴、苴两国。这样秦国占据了富饶的天府之国，有了巩固的大后方，为秦国的经济发展和军事战争，提供了有利条件。
秦惠文王更元十二年(前313年)秦惠王想攻伐齐国，但忧虑齐、楚结成联盟，便派张仪入楚游说楚怀王。张仪利诱楚怀王说，“楚诚能绝齐，秦愿献商於之地六百里。”楚怀王听信此言，与齐断绝关系，并派人入秦受地，张仪对楚使说：“仪与王约六里，不闻六百里。”楚国的使臣返回楚国，把张仪的话告诉了楚怀王，楚怀王一怒之下，兴兵攻打秦国。
秦惠文王更元十三年(前31Z年)秦兵大败楚军于丹阳(今豫西南丹水之北)，虏楚将屈丐等70多人，攻占了楚的汉中，取地600里，置汉中郡(今陕西汉中东)。这样秦国的巴蜀与汉中连成一片，既排除了楚国对秦国本土的威胁，也使秦国的疆土更加扩大，国力更加强盛。《史记·张仪列传》中说：“三晋多权变之士，夫言纵横强秦者大抵皆三晋之人也。”无疑张仪是其中最杰出的一个。
张仪诳楚之后，又于秦惠文王更元十四年(前311年)前往楚、韩、齐、赵，燕等国进行游说，使得五国连横事秦。同一年，张仪因功封得五邑，封号为武信君。
张仪在商鞅变法的基础上，“外连衡而斗诸侯”，与秦国的耕战政策相配合，运用雄辩的口才，脆谲的谋略，纵横捭阖，游说诸侯，建树了诸多功绩，在秦国的政治、外交和军事上成为举足轻重的人物。
他在风云多变的险恶环境中，主要凭借外交手段，采用连横策略，“散六国之从，使之西面事秦”，使秦国的国威大张，在诸侯国中产生了巨大的威慑作用。孟子的弟子景春称赞说：“公孙衍、张仪，岂不诚大丈夫哉!一怒而诸侯惧，安居而天下熄。”
张仪使用军事和外交手段，使得秦国“东拔三川之地，西并巴、蜀，北收上郡，南取汉中”，这为秦国的霸业和将来的统一起了积极的作用。秦惠文王更元十四年(前311年)，秦惠王卒，子秦武王即位。张仪素为秦武王不满，离秦赴魏，卒于魏。