与此同时，秦孝公命商鞅在秦国国内进行第二次变法。第二次变法的内容包括：（一）废除贵族的井田制，“开阡陌封疆”，废除奴隶制土地国有制，实行土地私有制，国家承认土地私有，允许自由买卖，进一步激发了农民的生产积极性；（二）普遍推行县制，设置县一级官僚机构。“集小都乡邑聚为县”，以县为地方行政单位，废除分封制，设置县令、县丞、县尉等官职，县下辖若干都、乡、邑、聚，加强了中央对地方的控制；（三）迁都咸阳，修建宫殿，彰显秦国的国威和实力；（四）统一度量衡制，颁布度量衡的标准器，有利于商品交换和贸易往来，促进了经济的交流与发展；（五）编订户口，五家为伍，十家为什，规定居民要登记各人户籍，开始按户按人口征收军赋，加强了对人口的管理和控制；（六）革除残留的戎狄风俗，禁止父子、兄弟同室居住，推行小家庭政策。规定凡一户之中有两个以上儿子到立户年龄而不分居的，加倍征收户口税。这是对第一次变法中“异子之科”法令的补充，规范了社会风俗。
商鞅变法是中国古代一次成功的变革。商鞅吸取了李悝、吴起等法家人物在魏、楚等国实行变法的经验，结合秦国的具体情况，对法家政策作了进一步发展。他进一步破除了井田制，扩大了亩制，重农抑商，奖励一家一户男耕女织的生产，鼓励垦荒，促进了秦国小农经济的发展。普遍推行县制，制定了法律，统一了度量衡制，建成了中央集权的君主政权。禁止私斗，奖励军功，制定二十等爵制度，加强了军队战斗力。打击反对变法的旧贵族，并且“燔《诗》、《书》而明法令”，使变法得以贯彻执行。
商鞅变法对此后秦国以及秦代的影响十分深远。正如汉代王充所说的：“商鞅相孝公，为秦开帝业。”经过商鞅变法，秦国在经济上，改变了旧有的生产关系，废井田开阡陌，从根本上确立了土地私有制；在政治上，打击并瓦解了旧的血缘宗法制度，使国家机制更加健全，中央集权制度的建设从此开始；在军事上，奖励军功，达到了强兵的目的，极大地提高了军队的战斗力，发展成为战国后期最强大的国家，为秦的下一步战略发展创造了有利的条件，为统一全国奠定了基础。
云梦出土的《秦律》就是在这个变法的基础上修订、补充、累积而成。《秦律》也多处讲到连坐法，例如户籍登记有隐匿或不实，不但乡官要受罚，同“伍”的也要每户罚一盾，“皆迁之”（即罚戍边）。《秦律》把镇压“盗贼”放在首要地位，并对轻罪用重刑。例如盗取一钱到二百二十钱的要“迁之”，盗取二百二十钱以上和六百六十钱以上要分别罚作刑徒，盗牛者要罚作刑徒，盗羊或猪的也有相当的惩处，甚至偷采别人桑叶不满一钱的也要“赀徭三旬”（即罚处徭役三十天）。对五人以上的“群盗”则追捕处罚更严。同时，《秦律》还有许多对各种逃亡者追捕处罚的规定。
商鞅变法是战国时期一次较为彻底的封建化变法改革运动，顺应了封建历史发展的潮流，推动奴隶制社会向封建制社会转型，符合新兴地主阶级的利益，大大推动了社会进步和历史的发展。通过改革，秦国废除了旧的制度，创立了适应社会经济发展的新制度。改革推动了秦国社会的进步，促进了经济的发展，同时壮大了国力，实现了富国强兵。为以后秦统一全国奠定了基础，对中国历史的发展起到了重要的作用。
然而，任何改革都不可能尽善尽美。在商鞅变法中，轻视教化，鼓吹轻罪重罚，在一定程度上加重了广大人民所受的剥削与压迫，给广大人民带来了一定的痛苦。并且，它并未与旧的制度、文化、习俗彻底划清界限，“内行刀锯，外用甲兵”、迷信暴力而轻视教化等思想，也有其明显的历史局限。
改革必然要触及既得利益，必然会遭到方方面面的反对。历史上，任何一次变法维新，都不仅是一种治国方略的重新选择，而且是一种利益关系的重新调整。这便是改革会遭到阻力的真正原因。
公元前338年，秦孝公去世，秦惠文王继位。变法侵犯了贵族们的利益，遭到了他们的强烈反对。商鞅失去了变法的强有力支持者，有口难辩，只得逃亡。最后，商鞅在秦军追捕中毙命，只落得个“车裂”的下场。但变法却因符合历史发展的趋势，得以继续实行下去，为秦国的统一大业提供了坚实的保障。
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