Năm 233 TCN, tướng quân nước Tần là Hoàn Nghĩ tiến quân vào thủ đô Hàm Đan của Triệu. Đứng trước hình thế nguy cấp, Triệu Vương vội vàng cho gọi Thừa tướng Quách Khai đến và nói: “Khi còn là Thái tử, ta từng nghe nói tướng quân Lý Mục có tài đánh giặc. Giờ khanh hãy mau mau phái người cầm ấn tín của đại tướng quân đến thành Đại truyền cấp lệnh của ta, triệu Lý Mục về Hàm Đan giữ nước”.
Lý Mục lĩnh mệnh thu quân, đóng quân phòng thủ bên ngoài thành Hàm Đan, còn bản thân ông thì một mình vào trong thành, yết kiến Triệu Vương.
Lý Mục nói với Triệu Vương về chiến lược và phương kế của mình: “Quân Tần liên tiếp thắng trận, quân sĩ phấn chấn, nhuệ khí bừng bừng, không gì địch được. Vậy nên thần cho rằng chúng ta không nên trực diện chiến đấu, nếu không sẽ tổn thất nặng nề. Nếu đại vương cho phép thần được tự mình quyết sách, không gò bó theo văn pháp, thì thần mới dám nhận lệnh”.
Triệu Vương đáp ứng và cho tập hợp tất cả tinh binh trong nước, gom góp đủ mười vạn, rồi phái Triệu Thông và Nhan Tụ mỗi người dẫn theo 5 vạn binh và chịu sự chỉ huy của Lý Mục. Lý Mục bái lạy Triệu Vương, nhận mệnh lệnh rồi lên đường.
Lý Mục cho quân đóng doanh tại Phì Lũy, xây dựng công sự, tạo thành bức tường kiên cố bảo vệ thành. Cho dù quân Tần có quấy nhiễu và gây hấn bao nhiêu thì Lý Mục vẫn nhất quyết không xuất quân đánh trả. Lý Mục chia binh sĩ thành các nhóm nhỏ, ngày ngày đều tỉ võ, bắn cung. Ông lại lệnh cho nhà bếp giết trâu nướng thịt khao thưởng quân sĩ. Lý Mục yêu quân như con, thường chiêu hiền đãi sĩ, quân sĩ không ai là không cảm ân và tôn kính Lý Tướng quân, ai nấy đều vì Tướng quân mà hăng hái xin được ra ngoài nghênh chiến địch, nhưng Lý Mục vẫn một mực từ chối.
Sau nhiều ngày chờ đợi mà không thấy đối phương có động tĩnh gì, quân Tần rất nhanh chóng suy giảm nhuệ khí, tinh thần cũng trở nên mỏi mệt. Hoàn Nghĩ nói với các tướng lĩnh thủ hạ: “Trước kia tướng Liêm Pha của nước Triệu đã dùng kế ‘kiên bích cự chiến’ (bức tường kiên cố chống trận) để đối phó với tướng quân Vương Nghĩ, nay Lý Mục cũng dùng kế sách này. Quân Tần chúng ta ở xa quốc thổ, cứ đối đầu như thế này sẽ bất lợi cho quân Tần”.
Sau đó, Hoàn Nghĩ quyết định sẽ dẫn quân chủ lực tiến công vào Phì Hạ, mục đích là để dụ Lý Mục xuất binh cứu viện. Đợi khi quân Triệu ra cứu viện, quân Tần sẽ lợi dụng lúc đối phương không kịp chuẩn bị mà tiến công tiêu diệt. Hoàn Nghĩ dẫn một nửa quân, hùng hùng dũng dũng tập kích Phì Hạ. Đại tướng dưới trướng của Lý Mục là Triệu Thông biết tin Hoàn Nghĩ tập kích Phì Hạ, liền thỉnh cầu Lý Tướng quân xuất binh đi cứu viện. Lý Mục không đồng ý, nói rằng:
“Đây là kế dụ địch của quân Tần. Nếu chúng ta vội vàng đi cứu viện vào lúc này là nghe theo cây gậy chỉ huy của địch, vậy là trúng vào cái bẫy mà quân Tần đã giăng sẵn. Đây là điều đại kỵ của người cầm binh. Hắn ta giờ đã đi đánh Phì Hạ, đại doanh của chúng tất sẽ trống không. Vì chúng ta luôn giữ tường kiên cố không đấu lại, chắc chắn chúng tưởng rằng quân ta không dám đánh, khẳng định cũng không có sự chuẩn bị. Nhân cơ hội này chúng ta hãy đột kích vào đại doanh của chúng, Hoàn Nghĩ không có cách nào ắt sẽ phải dẫn binh về ứng cứu. Lúc ấy quân ta lại nhân cơ hội tấn công, nhất định sẽ chiến công vang dội, thắng lợi hoàn toàn. Đây chính là kế sách vây Ngụy cứu Triệu vậy”.
Sau đó Lý Mục chia quân làm ba đường, tập kích vào đại bản doanh của quân Tần trong đêm. Quả nhiên quân Tần không có sự chuẩn bị, binh lính bị đánh bất ngờ phải vội vàng ra ứng chiến, cuối cùng đại bại, hơn mười tướng lĩnh có tên có tuổi đều tử trận, số sĩ tốt bỏ mạng và thương vong vô số. Tàn quân thua trận đào thoát đến Phì Hạ báo cho Hoàn Nghĩ. Hoàn Nghĩ vô cùng tức giận, vội vàng đưa binh quay về doanh cứu viện. Lý Mục lại dùng chiến thuật đánh trực diện, mở hai cánh quân chờ sẵn. Binh sĩ của nước Triệu thường ngày đều luyện tập binh thao, lại được nghỉ ngơi dưỡng sức, ai nấy đều sung sức anh dũng đi đầu, tả hữu cùng tiến. Hoàn Nghĩ không thể ngăn chặn được, thua trận phải chạy về Hàm Dương. Trận chiến này diễn ra tại Phì Hạ (nay là phía tây Tấn Châu, Hà Bắc, Trung Quốc), đã hoàn toàn tiêu diệt quân Tần.
Triệu Vương vô cùng vui mừng, khen ngợi: “Tướng quân Lý Mục chính là Bạch Khởi của trẫm vậy!”, và phong Lý Mục làm Vũ An Quân, đồng thời ban thưởng cho Lý Mục thực ấp vạn hộ.