前因
赵武灵王二十七年（公元前299年），赵武灵王传国于公子何，任肥义为相，兼任赵王何的傅。赵武灵王自号主父。
就宗法制度而言，赵武灵王违背宗制，废嫡立幼（赵武灵王原有嫡子公子章，但由于爱惜幼子公子何而传国），又不忍废老太子，欲分代郡为之国，为其后赵国内乱埋下伏笔。
过程
废太子公子章，年长太子10岁，英武多谋，有军功，又长期据太子之位，故党羽众多。主父起初是把长子赵章立为太子，后来得到吴娃，非常宠爱她，为此不出吴娃之宫好几年，生下儿子赵何后，变废了太子章而立赵何为王。吴娃死后，对赵何的爱也随之松弛，重又怜惜原来的太子，拟分代郡和已灭国的中山国，让长子任代王，而让两个儿子并立为王，为此犹豫不决。
惠文王四年（前295年），主父和惠文王到沙丘游览（一说是寻找墓冢地点），分住两处宫室。公子章认为时机已到，就利用他的党徒和田不礼作乱，假传主父命令召见惠文王。相国肥义狐疑有诈，故先行进访，并留精兵拱卫赵王，不久一代明相肥义被刺杀。公子章率兵与惠文王卫队交战，但宫室防卫严密久攻不下。数日后，掌赵国兵权的公子成和李兑从国都赶到，调集四邑的军队前来平定这场变乱，最终击退公子章和田不礼，消灭了他们的党徒，安定了王室。
兵败后，田不礼逃亡宋国，公子章败退到主父宫跪求避难，主父竟纳其入。因此李兑、公子成兵围沙丘宫。李兑想向赵王何请示如何处置，被公子成制止。公子成认为：以目前之势，赵王丁不忍下令诛其父兄。如此一来，围主父宫，赶杀公子章就会成为两人的罪过。事后如主父追究，他们难逃灭族。而如果不请示赵王何，自己处置，赵王何年幼且不明真相也一定会接受这个结果。于是派兵攻入主父宫，诛杀公子章及其党羽，主父不能制止。后公子成遣人在宫门口高呼：最后出宫者族之。尽出主父宫人，但不许主父出宫。主父欲拼一死，但公子成等人只围不战，无人敢担刺杀主父的罪名。主父被围在内宫里，内宫本无存粮和饮水。公子成对主父断粮断水前后达三个月之久，主父被逼不得不掏鸟窝吃雏鸟，最后竟以壮年被活活饿死。公子成在确定主父死之后，才打开内宫为其收尸。并发讣告告知各诸侯。事后惠文王任命公子成为宰相，封号是安平君，任命李兑为司寇。沙丘之乱结束。
后果
沙丘之乱，严重打击了正处于上升其的赵国国势。赵国王室受到巨大打击，赵国失去一代英主赵武灵王和辅佐3代赵王的明相肥义。赵武灵王所确立的“胡服骑射”的改革，在此之后虽然形式上继续，但实际条令大多被废止。赵武灵王对赵国国家结构的改造，对赵国国家性格的重塑由此嘎然而止，赵国从此失去了取代尚未完全变法成功的秦国成为超级强国唯一的机会。
