秦孝公三年，商鞅被任命为左庶长，施行变法。秦孝公十年，商鞅又被提拔为大良造。大良造是秦国二十个等级爵位中的第十六级，可以说是朝廷中实打实的高官大吏了，可见秦孝公很倚重商鞅。
秦孝公改革的目的之一是战胜魏国。商鞅被提升为大良造后，在秦孝公的授意下亲自领兵攻打魏国，抢占其安邑（今山西夏县西北）地区。此次战役的规模虽然不大，但它向历史宣告：魏国已不再是秦国的对手。
秦孝公十二年，秦国迁都咸阳。咸阳在旧国都雍地的东面，此地占据山川之险的同时更加接近魏国。
此时的魏国仍然以强国自居，还未把秦国放在眼里。但变法后的秦国早已不是当年时常败于魏国的秦国了，秦国用十年的功夫积蓄力量，已经能够和魏国匹敌。
迁都咸阳后，为了火速超越并战胜魏国，商鞅开始施行第二次变法。
第二次变法是第一次变法的补充。变法仍然围绕国家利益，以打击落后王族，提升新兴势力为主。主要内容如下：
第一，禁止父子兄弟同室而居，男子都要自食其力。商鞅在第一次变法中规定，凡是成年男子不分家的，可以通过缴纳双倍赋税的方式弥补。在第二次变法中，秦国百姓的天伦之乐已经被彻底践踏了，商鞅彻底断绝了秦国百姓不分家的后路。至此，商鞅将百姓当做实现秦国富强的工具已经是不言而喻。商鞅禁止言论，百姓敢怒不敢言。怒气被压抑，一旦爆发，商鞅必然难以善后。
第二，合并乡镇，统一以县为单位编制全国的行政制度。编制后的秦国共有31个县，每个县都有县令和县丞，县令是主要责任人，县丞是县令的副手。第一次变法时，商鞅统一编制户籍，便于管理百姓；而在第二次变法中商鞅编制县制，以地域为单位管理全国。
经过两次变法，秦国百姓受到户籍和地域的双重限制，个人自由被约束。商鞅屡次约束百姓，目的只有一个，让百姓以“耕、战”为本，杜绝经商、学习、游说和私斗等不利于中央集权的活动。中国的大统一和中央集权是由秦国开创的，商鞅改革的贡献很大。
第三，整治全国土地，以统一尺度划分土地，鼓励开垦。作为法家的杰出代表，商鞅力求实现一套标准尺度。如果以全国统一的尺度划分土地，国家的赋税征收就有严格且统一的标准。赋税是国家财力的主要来源，一旦赋税有保证，秦国作战就有经济实力保障。
第四，统一度量衡，为国家经济的发展创造条件。商鞅改革前，秦国的测量尺度有斗、桶、权衡和尺等，名目繁多，不利于市场交易和国家税收。经过改革，全国都用一套标准，更便于交易。
第一次改革，秦国走向富强的道路；第二次改革，秦国走向中央集权的道路。秦国由弱国变成强国，商鞅功不可没。经过两次改革，秦国已经像一匹能征善战的千里马。商鞅希望自己的千里马能够踏平其他诸侯国，实现全国的统一就像实现秦国度量衡的统一。
新法刚刚使秦国走向称霸的大道，又有人居心不良触犯新法。商鞅有改革家的大无畏精神，不为太子留情面，更不会为其他人留情面。
上次太子触犯新法，他的监督官公子虔被罚，公子虔恨商鞅入骨。第二次变法施行四年后，公子虔再度犯法。商鞅操起大刀阔斧，毅然决然地处公子虔劓刑。劓刑，就是削割掉鼻子。为了变法，商鞅整得公子虔面目全非，这更加深公子虔的怨毒之心。
公子虔是太子的监督官，负责太子的道德品行，如果太子行为不合道德要求，他有权责指正。商鞅削公子虔的鼻子，在太子的道德监督官上动刀，就是削道德监督官的脸面。
商鞅两度惩治太子的人，毫不顾忌太子的颜面，使太子对商鞅心存忌恨，这也为商鞅埋下了祸根。
改革法令颁布后，商鞅宣布：以法为教。按新法行事的温顺百姓，商鞅大赏特赏。被赏赐的人多是耕田种地优秀，出军作战勇敢者。
在商鞅变法的时期，如果想获得升迁，必须有实际的功劳，比如耕田种地优秀，又比如作战勇猛。有赏便有罚，遵循新法可以获得赏赐，触犯新法便要遭受处罚。
面对触犯新法的人，商鞅决不姑息。有一次，700多个囚徒触犯新法，商鞅手起，700多颗人头马上落地，血溅闹市。
秦国一天天强大，魏国却一天天削弱，秦国需要抓住机会对付魏国。秦孝公十七年，即商鞅第二次变法施行5年后，魏国大败于马陵，将军庞涓被斩，国力大衰。
第二年，商鞅献计献策，建议秦孝公趁魏国元气大伤出征魏国。魏国紧挨周国，是众诸侯争夺的焦点，一旦国力衰微，许多诸侯国便对其虎视眈眈。
商鞅对秦孝公说，魏国地理位置关键，对秦国而言，它就像心腹之患，如果秦国不吞并魏国，魏国就要灭亡秦国。
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