秦穆公将自己的担忧说给了大臣们，秦内史廖建议道；西戎地处荒蛮虽然强盛，但也很好瓦解，西戎王常年在荒蛮之地，根本不曾听后中原之礼乐，请秦穆公送女子礼乐给西戎王，一可以西戎放松对秦国的警惕，二可以乱其心志。然后强留由余在秦国，多送重金给由余在西戎的家眷，以此挑拨由余和西戎王的关系，如此一来西戎可图。秦穆公听后便安排如内史廖所言。
西戎王自从得到秦国的女子礼乐后，便沉迷于酒色之中，慢待朝政。而由余被秦穆公强留秦国一年之余。在由余回国后，看到西戎王歌舞不倦，不问政事。由余多次劝谏西戎王，而此时的西戎王根本不听劝谏，并对由余心生厌恶。西戎王身边近臣诬陷由余于西戎王，说由余久居秦国，并收受秦国重金，有叛国之心。
筹筹满志的由余得知被诬陷后，变得郁郁寡欢，不知道该何去何从，而这时的秦穆公多次派人邀请由余，使得由余心生降秦之意。直到西戎王对由余的误会加深，并有了除掉由余之意，凑使由余投降于秦穆公。
由余投降秦穆公后，便将西戎的兵力布置，地形关隘都详细的告诉给了秦穆公。秦穆公大喜，得由余犹如得西戎，有了这些情报，吞并西戎那便是手到擒来。
征伐西戎，不仅可以开拓秦国领土，增加秦国实力，更重要的是进攻西戎，不会受到其他诸侯的讨伐，因为在秦国被周平王册封之时，就将岐山以西之地封赏给了秦国，而且还要为周王室征讨西戎，护卫西域。对于西戎的征讨，可以说是秦国的职责所在，因此秦穆公决定征讨西戎。
但有一事让秦穆公对征讨西戎而犯难，那就是秦军将士的斗志和士气。经过了连续的战败打击，秦军上下的斗志已经是萎靡不振，怕战怯战的思想就像瘟疫之源，迅速笼罩着整个秦国。为了秦国的未来，秦穆公决定豪赌一把。赢了，秦国将未来可期。输了，自己将是秦国最后的罪人。
公元前624年，亲自带兵讨伐晋国，发起王官之战并祭慰崤山之战中死去秦军的亡灵，以此树立秦穆公的君主之威，同时消除秦军将士对战争的恐惧，也激起开疆拓土，奋勇杀敌的斗志。
公元前623年，秦穆公采用由余的情报和计策，重用秦将孟明视等人，开始征伐西戎各部落。秦穆公讨伐西戎，是先强后弱，一举吞并西戎十二国，拓地千里，称霸于西戎。
秦穆公讨伐西戎，取得前所未有的成功，也成就了秦穆公“称霸西戎”的名号。对于秦穆公称霸西戎，对于整个周朝都意义重大，周王室为此赏赐金鼓祝贺秦穆公。
公元前621年，在位三十九的秦穆公去世，太子继位，即秦康公。
秦穆公英明神武，修德行武，任贤用能。重用百里奚与蹇叔，两次扶持晋国君主，韩原之战俘虏晋惠公，使得秦国一统黄河以西之地，小霸于诸侯。后又重用败军之将孟明视等，计得贤臣由余，才使得秦国拓地千里，称霸西戎。