後來公孫鞅又以霸道之術遊說秦孝公，秦孝公覺得還可以但是也沒采納。公孫鞅明白了，帝王之道、霸道之術這些對於秦孝公來說都是遙遠的理想，秦孝公目前最迫切需要的是快速發展。於是公孫鞅再次找秦孝公，暢談變法富強的法家思想，這下秦孝公來了興致，雙方深入交流了好幾天。
變法這個事，是牽一發而動全身，涉及到太多舊勢力的利益。秦國貴族大多反對變法，覺得是壞了老祖宗的規矩，公孫鞅則說他們是食古不化，要發展就得靠改革。
公孫鞅醞釀好想法後，製作了變法的前期預案，《墾草令》。《墾草令》主要內容是促進農業發展，削弱貴族和官員的特權，讓他們也加入到農業生產裡。公元前359年，秦孝公正式頒布了《墾草令》，揭開了全麵變法的序幕。
《墾草令》實施三年後，秦孝公任命公孫鞅主持變法工作。公孫鞅首先以李悝的《法經》為樣本，製作了秦國版的律法，秦國版律法刑罰更重，還增加了連坐機製。公元前356年，萬事具備，公孫鞅主導，開始第一次變法。
第一變法主要有四項內容。第一條，廢除貴族的世襲，規定按照軍功賞賜爵位；第二條，以農業為本，重農抑商；第三條，焚燒儒家經典，禁止本國士人到國外去當官；第四條，推行個體小家庭製度，如果一戶裡麵有兩個兒子到達法定年齡還不分戶的，就加倍收稅，為啥要分戶呢？因為當時征兵的話是按戶分配指標的，戶數多了，兵源就多了。
第一次變法秦國上下都比較抵觸，連太子都犯法了，公孫鞅本來是要處罰太子的，但想想太子惹不起，就罰了教導太子的公子虔和公孫賈。後來公子虔又觸犯法令，被處以劓刑（割鼻子），公子虔因此對公孫鞅懷恨在心。法令執行如此嚴格，民眾不敢妄議，秦國在第一次變法之後快速發展了起來。
公元前349年，秦孝公讓公孫鞅開始第二次變法。第二次變法更加徹底。首先是廢除了貴族的井田製，允許土地私下流轉。政治上廣泛推行縣製，設置縣一級的官僚機構，廢除分封製。接著公孫鞅又統一了度量衡，推出了標準尺子，促進經濟有序發展。繼續推進小家庭製度，同時編製全國戶籍，給居民們上戶口。
公孫鞅吸收了李悝、吳起變法的精髓，結合秦國實際，主導的變法取得極大成效，讓秦國實力突飛猛進，為今後秦國一統天下奠定了堅實基礎。不過公孫鞅在刑罰方麵定的太重了，輕視了教育的作用，純法家思維，這也是當時變法的局限性。
和公孫鞅差不多同個時期，刑名學派的另一名領軍人物申不害也在變法，在韓國主導了大改革。