武灵王在胡服骑射初见成效后,又作出了惊人之举。二十七年(前二九九年)五月,他在东宫举行大朝会,将王位传给太子(惠文王),并任肥义为相国,辅佐幼主处理政务。他自己称为“主父”,准备身穿胡服,率领军队经营西北,继续夺取胡地。他还有一项更大的计划:从云中、九原南下袭击秦国。为了亲自察看地形,并见识一下秦昭王,他假装成赵国的使者进入秦国,并求见秦昭王。昭王开始没有在意,事后觉得此人气度不凡,不像一般人,立即派人追赶,但主父已经飞速出关。此时秦国才知道来人就是主父,不禁大惊。
但就在灭了中山国,举国大庆,论功行赏时,这位雄才大略的君主却犯了一个致命的错误,导致了他的最终失败。他看到长子章向十三岁的弟弟俯首称臣时,觉得过意不去,就封章为代安阳君,任命田不礼为他的相,据说还准备“两王之”,将他同样立为王。《赵世家》分析主父这样做的原因是因为惠文王之母孟姚死后,他对惠文王的感情逐渐淡薄,觉得长子被废可怜。这话不是随意猜测,就是出于惠文王一派的编造。因为武灵王立惠文王为君时孟姚已死了两年,而他自己不过四十出头,要真有这样的想法,完全来得及改立太子,至少不必急于传位给幼子。
其实武灵王是受了他祖先赵简子和赵襄子的影响。赵简子发现“贱翟婢”所生儿子毋卹贤能,就废了太子伯鲁,立为太子。毋卹(襄子)继位后,伯鲁已死,封其子周为代君。襄子之妻空同氏生有五子,但襄子坚持要传位于伯鲁之后,立代成君之子浣为太子,死后即传位于浣。武灵王封长子为代安阳君,果然有弥补他损失的意思,同时也是希望惠文王能学襄子,今后再将王位传回长子一系。但是他却完全高估了这两位儿子——长子章并不像伯鲁的子孙那样安分守己,而惠文王也不具有襄子这样的风范。果然,就在第二年(惠文王四年,前二九五年),章趁主父与惠文王游沙丘(今河北广宗西北)离宫时作乱,杀了肥义。公子成与李兑起兵攻章,章败后逃入主父宫中,被主父收留了。公子成与李兑包围沙丘宫,章走投无路被杀。他们命令宫中人员全部撤出,否则灭族,却将主父一人围在宫中。主父出不来,饿得受不了,只能掏鸟巢里的小鸟吃,三个月后终于饿死。公子成、李兑这样做,据说是因为害怕主父出来会追究他们包围王宫的责任,其实只是借口,真正的原因是担心主父会废了惠文王,而公子成对主父未始没有反对胡服的宿怨。
一位杰出的改革家就这样结束了他的一生,但骑射从赵国推广到各国,兵车基本退出了历史舞台。只是赵国从此失去了与秦国争雄的机会,尽管有廉颇、蔺相如、李牧等良将贤臣尽忠竭力,终究回天无力,难逃覆灭的命运。
一个偶然的巧合是,八十五年后,灭了赵国的秦始皇正是病死在沙丘的。