由于第一阶段变法取得了可喜成效，公元前352年，商鞅被提升为大良造（秦国第16级爵位，相当于宰相）。商鞅并没有在成绩面前止步，他保持清醒的头脑，加大改革力度。公元前350年，商鞅又公布了几项新法令，这是变法的第二阶段，此阶段主要进行了如下改革：实行行政体制改革，推行县制。把原来的乡、邑、聚等行政组织统一合并为县，全国共分31个县（另一说41县），设县令掌管，下设县丞等官吏，都直接由朝廷任免和分级供给俸禄。
县是直属中央的地方机构，不再像以前奴隶制下贵族靠宗法关系世袭占有的封地，国王对于封地内的事情无权过问。行政体制发生了根本的变化，一套基本完整的从上到下的中央集权行政体制建立起来。这在中国政治制度史上是一项划时代的改革，从此县一级政权机构一直沿续到近现代。
改革土地制度，“开阡陌封疆”。彻底废除土地国有性质的井田制，把原来“百步为亩”的小田界“阡陌”和每一顷田的大田界“封疆”破除，重新划分240步为一亩，设置新田界，不许私自移动。把土地授给农民，允许土地买卖，制定新的赋税制度，国家按土地多少收税，于是封建土地私有制从法律上得到确立。
统一度量衡。强迫全国使用同一标准的尺寸、升斗、斤两。统一制造标准量器，令全国各地按标准校正，便利了国内的经济联系。
制定法律。商鞅提倡“刑无等级”，他以李悝的《法经》为蓝本，制定了秦国的法律——《秦律》，公布全国，一体遵行。
为便于国家的进一步发展，把国都从雍迁到咸阳（今陕西咸阳东北）。咸阳靠近渭河，地处渭河平原中央，物产丰富；渭河直通大河，便于运输。迁都咸阳，接近魏国，利于东进又远离旧都，易于摆脱旧贵族传统势力，便于变法革新。咸阳城的建造，除去宫殿以外，还特别建筑了用来公布法令的“冀阙”，以便法令的推行。
从变法的内容可以看出，第二阶段的改革是第一阶段改革的深化阶段，第一阶段主要是政策的调整，第二阶段是关于政治、经济体制的变革，是更为深刻的变革。这样由浅入深的部署充分反映了这次改革计划之周详、稳妥。从中看出商鞅卓越的政治才干。
商鞅变法内容几乎囊括了李悝改革、吴起变法等改革的所有内容，且更明确、更详尽，在这些措施之外又制定了连坐法来保证变法的贯彻执行。“筑冀阙”于咸阳新宫，以布示新法，使执法、守法都有明确依据，人人警醒。从史书上的一些零散的记载，我们还知道商鞅在变法过程中建立了严格的官吏管理原则和制度，诸如“罚不讳强大，赏不私亲近”；选任官吏需经试用，证明称职方正式任命；官吏外迁不得带原有僚属上任；上级对下级如“任人而所任不善，则以其罪罪之”；对检举上司或同僚不法犯罪行为的官吏给予奖励，以鼓励官吏互相监督，肃清吏治，等等。这些措施使变法得到切实的贯彻，举国上下政治清明，“不以私害法”蔚然成风。即使在商鞅死后，仍是“秦之号令赏罚，……天下莫如”，足见商鞅变法改革之程度与贯彻之有力为同时期各国改革之最。
为了把法律贯彻到最底层，商鞅从中央到县都设置专职法官。法官必须熟记法令条文，忘了，“各以其所忘之法令名罪之”，有敢改动法令一个字的，则“罪死不赦”。如果主法的官吏调迁、死亡，就使学习法令的人补上，限定日期背会条文，进行考核，不合格，治罪。法官的重要职责是向民众解释法令，并把问题及答案写在一尺六寸长的竹简或木竹片上，一式两份，一份给询问人，一份妥善封存。中央存有公布的法令副本，每年公布一次，有专门的地方封存，有人敢进去改动一个字，也是“罪死不赦”。这些规定保证了统一意志的认真贯彻。商鞅不但要求吏民知法，而且要求做到使吏民信法，在法令的执行上决不含糊。制定了法令之后，有专人负责执法和宣传法令，使天下人都知法、信法、严格执法，这样，商鞅变法就有了最广泛的群众基础。
内强外尊“变法”是人类智慧所能做的最惊心动魄的魔术，它能把一个侏儒变成一个巨人，把一个没落的民族变成一个蓬勃奋发的民族，把一个弱小的国家变成一个强大的国家。正由于时间长，有准备、有步骤，又深入彻底，使商鞅改革取得了空前的成功。
变法后的秦国“国治而兵强，地广而主尊”，“秦民大悦，道不拾遗，山无盗贼，家给人足，民勇于公战，怯于私斗，乡邑大治。”“兵革大强，诸侯畏惧。”秦国的政治、经济、军事面貌都焕然一新，出现了前所未有的强盛局面，超过了其他诸侯国。经济上的“家给人足”，给政治上的大发展提供了雄厚的基础；法令严明使国内秩序井然，军队有很强的战斗力。在同韩、魏等国的交战中，捷报频传，秦国在各国中的政治地位日益提高。
公元前358年，秦军打败韩国的军队；公元前355年，秦孝公与魏惠王在杜平（今陕西澄城县东）会盟，打破了东方六国历来蔑视秦国、不与之会盟的局面。
公元前354年，秦又乘魏、赵相互攻伐之机，在元里（今陕西澄城县境内）大败魏军，歼敌7000人，占领魏国少梁；第二年，商鞅亲自统兵打过黄河，再次大败魏军，攻陷魏旧都安邑（今山西夏县西北）。
公元前351年，商鞅再次亲自领兵攻下魏国固阳。一连串的军事胜利，使秦国的政治地位迅速提高，中原各国对秦国不得不刮目相看，周天子于公元前343年封秦孝公为侯伯。第二年，各国都来祝贺，秦孝公派公子少官率军会诸侯于逢泽（今河南开封东北），朝见周天子，从而确立了秦国的霸主地位。
公元前342年，商鞅向秦孝公分析了形势，他提出，秦魏两国势不两立，互相是对方的心腹之患。魏国有高山险阻，同秦国以黄河为界，而且占据了中条山以东的地理优势。形势有利时，它可以向西侵略秦国，形势不利时，它可以向东发展；现在秦国强大了，魏国是战败国，正好趁机东伐魏国。它一定抵挡不住秦国的进攻，必然向东迁移。这样，秦国就可以占据黄河天堑和中条山的险要地势，进而控制东方各国。
秦孝公认为商鞅的分析颇有见地，便派他率军伐魏，魏国派公子ノ将率军迎战。商鞅借饮酒叙旧之机俘虏了公子ィ大败魏军。魏国国内空虚，日见衰落，不得不把吴起辛苦开辟的河西地区归还秦国，并同秦国讲和。这时，糊涂的魏惠王才后悔当初没有听公叔痤的话，放走了商鞅。
商鞅班师回朝，秦孝公把商等15个城镇封给了他，以表彰他协助自己变法强国、称霸诸侯的功绩。公元前338年，秦国继续进攻魏国的岸门（今山西河津南）“兵动而地广，兵休而国富，故秦无敌于天下，立威诸侯”。
成功秘诀商鞅变法持续时间长、准备充分、计划周密、贯彻有力、全面、深入和彻底，因而效益显著，影响深远。变法因商鞅名垂后世，商鞅也因变法成就了自己。
商鞅变法之所以成功，与多种因素有关。客观上，除秦孝公全力支持外，还有一个良好的外部环境。商鞅变法比魏、赵、楚等国进行的改革都要晚，这有利秦国借鉴他国改革成功和失败的经验教训，在变法的内容、步骤的部署上更加周详细致、实际可行而又坚决有力。商鞅本人就在魏国居留五年之久，其时距离魏文侯实行改革不过三四十年，改革的社会效益和影响还很明显，商鞅在那里又大受李悝、吴起等人的改革思想的影响，他投奔秦国时，就曾带着李悝的著作《法经》，后来商鞅变法的内容在很大程度上和吴起在楚国变法的内容是一致的。
就是秦国内部，同样也有较好的改革传统可继承。秦国虽然较中原几个大国发展稍为迟缓，但进入春秋时期以后，也迈开了改革奋进的步伐，急起直追。这些无论在思想上还是在物质上都为商鞅变法提供了良好的条件。因此，商鞅变法可以说是在集春秋战国时期改革之大成的条件下进行的。商鞅变法的各项措施并非完全出自他的创造，更多来自别国或秦国本身的历史经验。有的学者称商鞅是似创而实因，这种说法不无道理。但是，这样说并不全面，商鞅对待既往的经验是有因有革的，并不是简单的移植，而是结合秦国具体情况加以继承发展的。这是商鞅变法成功的一条十分重要的原因。由于商鞅集诸国经验之大成，商鞅死后才“其法未败”，继续向前发展。
此外，商鞅变法成功重要的原因是商鞅本人具备一个成功者较为全面的优秀素质：虑事周到的聪明才智、深刻的创造意识、无比坚毅的斗争精神、一往无前的坚定信念。