司马错的第二战是伐楚之战。其实早在之前，司马错就已经向秦惠王提出“得蜀即得楚”的战略主张，他认为如果得到蜀地，就能占据上流，俯缈楚国，对楚国拥有绝对的战略主动地位。所以，司马错打的是一张连环牌。在其消灭蜀国，彻底平定蜀地后，公元前280年，司马错便率大军由陇西进入四川，然后增补巴、蜀军队10万，接着乘坐大船万艘，载米600万斛，从巴地延涪水南下，进攻楚国。秦军战胜重重困难，翻越今岷山山脉、摩天岭山脉、云贵高原，出其不意地攻到楚国后方。当时，楚军主力集结西北部秦、楚边境前线，后方空虚，遭司马错突然进攻，楚军猝不技防，损失大片土地，秦军攻占楚国黔中郡。楚顷襄王被迫献上庸和汉水以北地区给秦以罢兵。司马错攻楚之战打的十分漂亮，是典型的避实击虚战术，开创了我国战争史上早期的战略大迂回战例，实践了他得蜀即得楚的预言。这场战争无论是战术决策，还是战役指挥都到达了超乎寻常的地步，是中国历史上难得的一场大迂回机动战争，可是它的军事意义被后世严重低估了。而后事情的发展果如司马错预测的那样，之后的秦国大将白起伐楚更加验证了这一点。公元前278年，秦国大将白起以当年司马错伐楚的进军路线为基础稍加改变，选择入汉中顺汉水南下，出其不意的突入楚境，楚军一路节节败退，白起迅速攻取了主要分布在汉水流域的楚国重镇。秦军长驱直入，直抵楚国别都鄢城，接着水淹鄢城，迅速攻下了楚国国都，挖了历代楚王的祖坟，放火烧了夷陵道。然后在第二年，白起率部队休整了一段时间之后在鄢郢之战的基础上再接再厉出兵夺回被楚国复夺回的巫郡、黔中郡，秦初置黔中郡。
如果用一个字概括司马错的用兵特点，那就是谋。这里的谋指的就是谋略、战略的意思。在他的灭蜀之战中，他能一眼就看出伐韩与伐蜀之间的利弊，用雄辩的口才说服秦王，可谓深具谋略；而且率先提出了“得蜀即得楚”的战略主张，目光深远，极具战略眼光，真乃深谋远虑。作为秦国三大干将之一，司马错的名气好像远没有另外两位白起和王翦来的大，其根本原因就是司马错不仅是位杰出的军事家，而且还是位高超的战略家。纵观秦国三大干将，白起是高超的指挥大师，擅长出奇制胜，以小博大。无论是伊阙之战中的声东击西战术，还是黔中之战中的黑虎掏心战术，或者是华阳之战中的长途奔袭战术，招招出奇，战战全胜。而王翦则是卓越的战术大师，他老成持重，稳扎稳打，稳中求胜；他老谋深算，工于心计，善于布局，可谓名将杀手，不管是能攻善守的名将李牧，还是大败李信的楚将项燕，皆死于其手。而司马错却是杰出的战略大师，目光深远，谋略过人，他一辈子只干一件事，灭蜀，平蜀，治蜀。当别人都把精力放在为秦国东出六国而追名逐利挤破脑袋时，只有他默默无闻的在蜀地埋头苦干着，做着既没名声，又无实利别人都不愿干的事情。可是他的付出却换来了巨大的回报，司马错灭蜀成为仅次于商鞅变法之后的秦国大业。秦国消化蜀国后，从此国力大增，一骑绝尘。虽然他没有白起那样辉煌的战史，也没有王翦那样卓着的战功，但他的灭蜀为秦国的统一打下了坚实的物质基础。
司马错同时是不幸的，他赶上了秦惠文王时期，秦惠文王是个喜欢纵横家那一套的君主，他重用纵横家张仪，所以整个秦惠文王时期的政治舞台都是张仪的表演时刻，而他少之又少。接下来的秦武王又是一位崇尚勇力的国君，宠幸大力士，他和张仪都被晾在一边，而到秦昭王时期，总算可以有所作为，但长江后浪推前浪，一代新人换旧人，以白起为首的年轻一代将领横空出世，至此司马错彻底退出秦国的政治舞台，走向了人生的落幕。
在秦国发展史上，司马错和白起是两个显赫人物，一前一后，建立了不朽的功业。司马错历事秦惠王、武王、昭王三朝，前后三十六年。白起事秦昭王三十七年。秦惠王后元九年（公元前316）司马错始显于秦。秦昭王十二年（公元前299），白起为左庶长，将兵攻韩之新城，初试锋芒，晚于司马错二十二年。白起是晚辈，他与司马错两人为忘年之交。司马错之孙，即司马迁六世祖司马靳是白起的得力助手，在长平之战中为秦军副将。
司马错的主要功绩，是为秦开疆拓土，三征已蜀，一入楚境，前后四次出征。第一次，秦惠王后元九年（前316），司马错伐蜀，灭之。第二次，秦武王元年（前310），蜀相陈庄反，司马错人蜀平叛。第三次，秦昭王六年（前301），蜀侯煇反，司马错再次入蜀平叛，并留守在巴蜀，从此，巴蜀为秦大后方郡县。第四次，秦昭王二十七年（前280），司马错发陇西、巴蜀之兵，有众十万，装船万艘，载米六百斛，从巴蜀的涪水逆行而上，攻楚黔中郡，并迫使楚割汉水北岸地入秦。秦控制了长江上流，直接威胁楚都郢。两年后，公元前278 年，白起就攻破了楚都郢，迫使楚王东迁至陈。从此，南方强楚，一蹶不振。
秦惠王后元九年，在攻取巴蜀问题上，秦廷曾有一番争论，这就是有名的司马错难张仪的伐蜀论。
在春秋战国时，巴、蜀是四川盆地境内的两个大国。蜀王别封弟于汉中，号苴侯，命其邑曰葭萌（在今四川广元西南）。苴侯与巴王友好，巴与蜀为仇，故蜀王怒，伐苴侯。苴侯奔巴，且求救于秦，时当秦惠王后元九年。苴地当秦通巴、蜀的咽喉要道，秦惠王想趁机出兵伐灭巴、蜀，扩大秦国疆域。但秦兵西出，中隔秦岭，道路险阻，行军十分困难。当时秦相张仪正大力推行连横政策，他要用武力作后盾，力主伐韩，迫使其就范。在先伐韩，还是先灭蜀的问题上，秦惠王拿不定主意，就召集群臣讨论。张仪与司马错正好立场对立，秦惠王让他们互相辩难，充分阐述各自的理由。这场论难，见《战国策》卷三《秦策一》，后人标题为《司马错与张仪争论于秦惠王前章》，《史记·张仪列传》作了全文引载，这是一篇古代着名的兵略学理论文章，它阐明了兵政关系，战争应从属于政治，是为富国强兵服务的。
当时形势，秦惠王承商鞅变法之后，国力充实，图谋发展。司马错与张仪的争论，主旨是强调向何方发展，要充分考虑国家实力与国际政治形势。张仪主张取中原心脏之地，威诸侯，成王业。司马错认为时机还不成熟，秦国犹为国小民贫之国，取蜀足以广国，得其财可以富民，如此，则“利尽西海”，又可博得“禁暴止乱”的好名声。司马错的主张，立足于总体形势分析，实际上是要用最小的代价，取得最大的收获，采取军事行动要以政治为先导，师出有名而有利，不赤裸裸地以众暴寡，以犯众怒。秦惠王权衡利弊，采纳了司马错的意见，并立即行动，当年十月，秦灭蜀，虏巴王。
司马错难倒策士张仪，表现了他识高一筹，谋略非凡。历史证明，司马错经营巴蜀，取楚黔中，完成了秦对楚国迂回的战略包围，居高临下攻楚，意义十分重大。《史记·张仪列传》载：“蜀既属秦，秦以益强，富厚，轻诸侯。”张仪说楚王与秦连横，也以威胁的口吻对楚王说：“秦西有巴蜀，大船积粟，浮江已下，不费牛马之力，不至十日而距扞关。扞关惊，则从境以东尽城守矣。”由此可见，秦取巴蜀，对于进攻楚国，处于多么有利的战略地位。
司马氏之兵学渊源还可以追溯更远。《太史公自序》追述了司马氏祖先远祖世系，有着两大光荣的祖德传统，即或为文吏世典周史，或为武将建功立名。在司马氏的家谱上，武职的光辉比史职的闪光更为夺目。周宣王时的程伯休甫就是一位着名的将军，垂名于多种典籍之中，《诗大雅·常武》赞颂了他的事迹：“王谓尹氏，命程伯休甫，左右阵行，戒我师旅。率彼淮浦，省此徐土。”《国语·楚语下》观射父论绝地天通条亦述载此事。据韦昭注，程是国名，伯是爵级，休父是人名，他以伯爵诸侯任职为司马。西周有大司马，是执掌兵事的最高武职。西汉时史游着《急就篇》，在“司马褒”下注云：“程伯休甫，周宣王时，有平徐方之功，赐以官族，为司马氏。”从此，休甫之后裔以司马氏为姓，传习兵法剑术，因此兵学成为司马氏深厚的家学渊源。
司马迁六世祖司马靳，《太史公自序集解》引徐广说：“靳，一作蕲。”《秦本纪》、《白起传》作“梗”。靳、蕲、梗三字一音之转，实为一人。“靳”与“蕲”韵近，“靳”与“梗”声近。也就是说《秦本纪》和《白起传》中的“司马梗”即《太史公自序》中的“司马靳”。长平战后，秦军分三路攻赵。白起自率一军定上党。王龁率一军取皮牢。司马梗率一军北定太原。公元前257 年，白起不肯为秦攻赵邯郸，被秦昭王赐死，司马靳（梗）连坐而死。白起不肯为将，因为他认为攻围邯郸机会已失，不能取胜，他宁死也不做败军之将。秦军攻围邯郸，诸侯救赵，果然大败秦军。司马靳连坐而死，由此可见他的志节，大约也是不肯做败军之将拒绝出征而被赐死，同时也说明了他与白起的密切关系。
从上所述，司马氏祖上从程伯休甫到司马错，武功显赫，激发子孙壮志。司马错秦国名将，从未打过败仗，以政治指导军事，识高一筹。司马靳不做败军之将，效法白起而死，具有抗强梁的品德。司马迁祖上的显赫军功和思想品德，在一代又一代子子孙孙的口耳相传和言行身教之中形成宝贵的家学遗产。司马谈临终，拉着司马迁的手垂泣而教，要他以孝子的名义发誓效周公发扬祖德，光耀先人。