秦始皇大怒，为了迅速结束战争，惟有下令对百越增兵，而楚国之亡又让秦军兵力得到释放，给了秦始皇增兵的底气，乃发卒五十万，分为五军：一军塞镡城（今湖南靖县境）之岭，一军守九嶷（今湖南宁远南）之塞，一军处番禺（今广东广州）之都，一军守南野（今江西南康境），一军结余干（今江西余干境）之水。五路并进，企图一举攻下百越全境。

不过兵力的增加，再加上越人反抗，利用熟悉地形的优势，不断袭扰秦军勉强维持的补给线，令秦军几乎陷於崩溃，因此秦始皇下令使监禄（即史禄）负责转运粮饷。

为了支持长期战争的物资消耗，史禄决定派遣士兵，开凿连接湘江与漓江之间的运河，后世称为灵渠，使中原和五岭以北地区之兵员和粮草，能通过水运进入百越地区。

由於开凿灵渠属於庞大工程，按当时技术条件，至少也得三至五年时间才能完成，故此战事陷入僵持。

灵渠的建成只是为战争提供较好的后勤保障，并不能保证最后的胜利。秦征南越统帅尉屠睢战死后，继任统帅尉任嚣，起初亦无良策对付越人之丛林战，最后才想出了军队屯垦和以谪徙民，与越杂处之持久战和移民同化的策略。

屯垦和移民战术是控制百越地区最有效的方法，但见效慢，至少须五六年时间才能初见成效。由於当时秦始皇已消灭六国，故有充分条件迁移关东六国的新黔首（即所谓中县之民）往百越地区移民戍边。

对於这些新黔首，秦始皇及秦国官吏根本不把他们当人看，把他们留在百越地区，与越人杂居，对秦始皇说有双重好处：一是消灭了六国乱民或惰民；二是稳定了百越地区。

公元前214年（秦始皇三十三年），自下诏徵发尝逋亡人、赘婿及贾人等往百越地区后，秦始皇认为岭南粗定，故在当地设置桂林、南海及象郡三郡。次年始皇又下令贬谪执法不公的狱吏戌守百越地区。

自秦王政20年令屠睢攻百越，至秦始皇33年岭南粗定，对百越地区的战事共进行了十三年。

尽管百越地区粗定，令岭南地区自此纳入中国版图，但秦国却为此付出极其沉重代价，长期的征越战事导致百姓靡敝，民不聊生，而时任南海尉的任嚣得悉朝廷因对越战事的缘故，中原疲敝已极，就留居南越，称王不归，并派人上书，要求朝廷徵集无婆家的妇女三万人，来替士兵缝补衣裳。秦始皇只同意给他一万五千人。於是百姓人心离散、土崩瓦解，密谋造反的十家有七。

另一方面，移民戍越的黔首，多数出身自六国故地，他们为了逃避戍越，纷纷逃入深山密林，沦为盗贼，从而成为始皇薨后，六国故地相继叛乱的导火线。

为寻求长生不老之药，派方士徐福率童男女数千人渡东海求神仙，耗资巨大。（《楚义六帖》指徐福和童男女们在到达目的地（即现时的日本）之后一去不返，日本重臣秦氏为其后代。不过参考《史记》与《三国志》可知，此一说法在东汉之前并未出现。至於徐福即为神武天皇说，则除了年代不合之外，更是毫无文献可考。）

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