公元前前296年在灭掉中山后，赵武灵王举办盛大庆功宴会，并封自己的长子公子章为安阳君，而公子章一直对自己弟弟的即位耿耿于怀。这里简单说一下赵武灵王的婚姻情况，公元前321年，他娶韩女为夫人，生下了长子赵章，并立为太子，但这是一桩政治婚姻。
公元前310年赵武灵王做了一个梦，梦中一位漂亮少女鼓琴而歌，便将此时对众臣说了。大臣吴广觉得赵武灵王所说的少女很像自己的女儿孟姚，于是就把孟姚献给了赵武灵王。赵武灵王非常宠爱孟姚，赵人称她为吴娃。吴娃为赵武灵王生下一子，就是赵何。但无奈红颜薄命，不久后吴娃病危，临终前她要求赵武灵王立赵何为王，赵武灵王于是废赵章，立赵何。
此后赵武灵王退位，与长子赵章率领征战四方，拓土开疆，他愈发感觉长子很像自己，但又为他不能继承王位感到遗憾。于是赵武灵王想要将赵国划为两半，封赵章为代王。就在他犹豫之时，一场统治权力之争就此发生。
公元前295年赵武灵王与赵惠文王父子出游沙丘(今河北省邢台市广宗县)，期间父子分宫居住。赵章与手下想要发动叛乱，以赵武灵王的名义，召赵惠文王入宫，趁机诛杀。不料肥义先行入宫被杀，因此事情败露，赵惠文王的重臣公子成、李兑起兵消灭了赵章的党羽。
无奈之下赵章逃入赵武灵王的宫中，于是公子成、李兑率兵包围了赵武灵王的王宫，最终将赵章杀死。此时公子成、李兑两人合计“以章故围主父，即解兵，吾属夷矣。”，因此两人在赵惠文王的默许下，继续包围赵武灵王的王宫。并向宫中的人下令“後出者夷”，宫中侍从纷纷逃出，只剩下赵武灵王一人。
此时的赵武灵王“欲出不得，又不得食”，为了生存，凡是能吃得东西，全被他吃了，甚至把树上的小鸟都吃了。最终坚持了三个月后，这位伟大的军事改革家赵武灵王被活活饿死，时年46岁。
赵武灵王虽然死了，但他主导的这场“胡服骑射”的军事变革却改变了中国古代的作战方式，从赵国开始，其他各国以及后世纷纷效仿，采用骑兵作为战场主力，一直到解放战争时期，骑兵一直在战场上发挥重要作用，直到现代，才逐渐退出历史的舞台。同时赵武灵王的改革精神也激励着后世的人们，近代思想家梁启超曾评价，赵武灵王是黄帝以后的第一伟人。
著名历史学家翦伯赞在考察赵国长城遗址时，曾赋诗一诗：“骑射胡服捍北疆，英雄不愧武灵王。邯郸歌舞终消歇，河曲风光旧莽苍。望断云中无鹄起，飞来天外有鹰扬。两千几百年前事，只剩蓬蒿伴土墙。”
