灭亡蜀国

秦惠文王九年（公元前316年），巴国和蜀国互相攻打，都来向秦国告急求救。秦惠文王想出兵攻打蜀国，但顾虑道路险峻难行，并恐怕韩国可能会前来侵犯，所以犹豫不决。 

 
司马错与张仪在秦惠文王面前争论不休，张仪主张应先攻打韩国，司马错力排张仪之议，认为攻打韩国将导致诸侯联合对抗秦国，攻打蜀国则既可得其人力、物力以充实军备，还可占据有利地势顺水而下攻打楚国。秦惠文王采纳司马错的建议，决定出兵攻打蜀国。同年秋天，司马错与张仪、都尉墨等率军从石牛道出兵攻打蜀国，与蜀国军队在葭萌（今四川广元）交战，蜀王兵败逃到武阴（今四川彭山东）。同年十月，秦军灭亡蜀国 ，将蜀王贬号为蜀侯，而任命陈庄出任蜀国相国。秦国吞并蜀国以后，更加富庶和强盛而轻视周围各国。

平定叛乱

秦惠文王十四年（公元前311年），蜀相陈庄杀死蜀侯 ，归降秦国。 秦武王元年（公元前310年），因陈庄背叛秦国，司马错受命协助平定蜀地之乱，甘茂诛杀陈庄。

秦昭襄王六年（公元前301年），蜀地郡守、蜀侯公子煇（秦国公子，名煇，受封蜀侯，蜀地地方长官）在蜀地作乱，反叛秦国，司马错奉命讨伐叛军。司马错诛杀公子煇以及郎中令等二十七人，蜀地之乱平定。
伐魏攻楚

秦昭襄王十二年（公元前295年），司马错当时担任国尉，率领军队攻打魏国的襄城。

秦昭襄王十四年（公元前293年），将领白起接替司马错担任国尉。

秦昭襄王十六年（公元前291年），司马错担任左更，受命率军攻打魏国，夺取魏国的轵地（今河南济原南）；攻打韩国，夺取韩国的邓地（今河南邓州，一说今湖北襄阳）。

秦昭襄王十八年（公元前289年），司马错担任客卿，与大良造白起率军攻打魏国的垣城和河雍二城，秦军拆断桥梁夺取二城。之后，秦军抵达轵地，夺取魏国大小城池六十一座。

秦昭襄王二十一年（公元前286年），司马错率军攻打魏国的河内，秦军打败魏军，魏国献出安邑给秦国以求和，秦国将城内百姓驱赶回魏国。  

秦昭襄王二十七年（公元前280年），司马错奉命调动陇西军队，从蜀地进攻楚国的黔中郡（今湖南西部、贵州东北部），秦军击败楚军，夺取黔中郡，迫使楚国割让出汉水以北和上庸（今湖北西北部）之地给秦国。