公元前648年，晋国遭受严重旱灾，秦穆公慷慨地赠予晋国大量粮食以助其度过难关。但两年后的秦国也遭遇了饥荒，晋国非但没有报恩，反而趁机发兵攻打秦国。两国在韩原激烈交战，秦军成功俘虏了晋惠公。在周襄王与穆姬的调解之下，秦晋两国达成和解，晋惠公被迫将太子圉送至秦国做人质，并割让晋国黄河以西的土地给秦国，秦穆公随后释放了晋惠公。这场战役使得秦国的东部边界延伸至龙门。
秦穆公原本打算继续向东挺进，进军中原地区。然而在公元前625年，他不顾蹇叔的劝阻，率军进攻崤山，结果三位将领被俘，全军遭致惨败。晋国牢牢把控住了秦国东进的咽喉要道，迫使穆公转而决定向西拓展。
当时，秦国西部散居着众多大小不一的戎狄部落和小国，例如陇山以西的昆戎、绵诸、翟部落，泾水北面的义渠、乌氏、朐衍戎，洛川的大荔戎以及渭水南岸的陆浑之戎等，各部落均有各自的首领，独立自治。其中较强大的三个戎狄部落分别是绵诸（现甘肃天水东）、义渠（现甘肃宁县北）和大荔（现陕西大荔东）。这些部落生产力落后，保持着原始的生活习俗，剽悍勇猛，擅长骑射，常常突然袭击秦国边境，进行烧杀抢掠，严重干扰了秦国边境地区的安宁。
在蹇叔、百里奚等贤臣的辅佐下，秦国迅速崛起，引起了西部狄戎诸国的关注。因此，秦穆公在向西拓展时采取了步步为营、各个击破的策略。在众多部落中，绵诸部落因其地理位置直接与秦接壤而尤为关键。绵诸王闻知秦穆公贤明，派遣谋士由余赴秦考察。
穆公为了震慑狄戎诸国，盛情款待由余，展示了秦国富丽堂皇的宫殿和充裕的粮库，并借此机会详细了解西戎的地理环境和军事态势。穆公试图拉拢由余，内史廖建议，可以利用西戎封闭落后，缺少歌舞娱乐的特点，赠送美丽的歌女舞伎来瓦解绵诸王的斗志。于是，穆公精选了十二名美女乐师赠予绵诸王。美妙的音乐和曼妙的舞蹈深深吸引了绵诸王，使之沉迷享乐，疏于政务，致使绵诸国内政局混乱，治理一片狼藉。此时，百里奚适时放由余回国。由余回国后劝诫戎王勤于国事，但遭到冷遇，两人关系逐渐恶化。秦穆公抓住机会，派人诚挚规劝由余，并给予厚待，最终由余选择归顺秦国。
由于由余长年生活在戎人之中，对他们的生活方式、风土人情以及地理环境极为熟悉，秦穆公便与他商议统一西方戎族的策略。在由余的协助下，公元前623年，百里奚率军包围绵诸，沉浸在美酒中的绵诸王被秦军生擒。按照由余的部署，秦国相继攻克了西部数十个戎人建立的小国，疆域拓展逾千里。
秦国成功征服狄戎，解除了西方的隐患，周襄王闻讯后十分欣喜，特遣召公携带金鼓前往祝贺，并鼓励秦穆公继续平定戎人的侵扰，史称“秦穆公霸西戎”。
西进极大地拓展了秦国的领土，甚至西南方向的巴国也前来朝贡。至此，秦国的版图东抵黄河，西至狄道（今甘肃临洮），南达秦岭，北濒朐衍戎（今宁夏盐池）。