在击退了奴隶主旧贵族的第一次大举进攻之后，吴起开始大刀阔斧地对楚国进行改革。
公元前382年，吴起运用自己在魏国长期从事改革的经验，总结了在宛守任上改革的成败得失，充分利用楚悼王赋予的权利，雷厉风行地启动了楚国全方位的改革。这次改革涉及楚国的政治、经济、社会风俗的各个方面，比魏国李悝实行的变法措施更坚决、更彻底。吴起变法的主要内容有以下几个方面。
首先改变楚国腐朽的政治状况，提倡“法治”，提出按照“法”来治理国家，把权力集中于中央，以国家统一公布的成文法为标准，实行地主阶级专政。这基本上是继承了李悝的法治传统。吴起还提出“明法审令”，就是说要让所有的人都知道国家的法令，从而使法令得到贯彻执行。这里的“法”，基本上就是李悝所著的《法经》中的内容，其目的就是要用法律为武器来保护新兴地主阶级的利益，打击反对派势力，以利于新兴地主阶级政权的建立和巩固。然后，加强中央集权，废除分封制这一点，是建立新兴地主阶级政权的一个重大措施。分封制是奴隶制国家所决定的政体形式。它是由天子把城邑、土地和依附于土地之上的奴隶分封给他的亲属、重臣去统治，这些人就成为诸侯，他们的领土就是诸侯国。在诸侯国内，诸侯又按不同等级，将土地分封给自己的亲属和士大夫。这样就形成奴隶制社会的等级制度。分封爵位是世袭的，即父传子，子传孙，领土和爵位都成了家族的私有财产。这样一来，就形成了大量的独立王国，它们割据一方，对生产力的发展起了极大的阻碍作用。经过长期的斗争，这种分封制已日趋瓦解。在春秋时期，就有一些诸侯国内出现了郡、县。到了战国初期，在魏、赵、韩等国相继由新兴地主阶级建立了郡县制。郡县制是一种封建制的政体。郡县的行政长官直接向国君负责，他们可以由国君随时任免调换。这样一来，整个诸侯国的领土管理权，军、政大权就集中于国君一人身上，大大加强了国君的权力。这对实现国家统一，巩固新兴地主阶级专政，发展封建的地主经济，起了很大的作用。但在楚国，世袭分封制仍存在着。分封制不废除，封建制就无法建立。因此，吴起在变法过程中，非常注意对分封制的废除。他作出规定，在楚国境内，受到过分封爵位和领土的贵族，只要爵位已传了三代，就要将爵位、俸禄和土地一并收回。另外，吴起还着手废除了国君那些远房亲戚的宗室谱籍，将他们的世袭特权一并取消，为在楚国普遍地建立郡县制开辟了道路。而对那些手中握有大权的重臣，吴起采取了降低地位、渐渐削权的办法，把他们手中的权力渐渐集中于中央，以巩固王权。吴起在政治上所采取的另一重大措施是打击奴隶主旧贵族。这些旧贵族大都居住在京都，建筑了极为豪华的住宅，吃着国家的俸禄，过着穷奢极欲的生活。他们凭借着手中的权力互相勾结、朋比为奸，一直在伺机对变法改革进行破坏，以维护自身的利益。这不仅加大了变法的阻力，同时也严重威胁了都城的安全。吴起使用了强硬的政治手段，给这些人以坚决的打击。吴起下令对假公济私、滥用私情者严惩不贷。这为楚国树立了良好的社会风气，使政治开始走上健康的道路，官吏也逐渐地廉洁起来。同时，吴起又主张为官的要公私分明，不能因为私事妨碍公事，不要受谗言的迷惑，要保证忠良之臣不遭诬陷。不听随声附和之词，不任用苟且容身于世的人。办的事只要符合道义就大胆地去办，不要管别人对这事是毁谤还是赞扬。这样一来，沉重地打击了奴隶主贵族那种官官相护、互相包庇、仗势欺人、营私舞弊的坏风气。以屈、景、昭为首的旧贵族的气焰为之收敛。
吴起看到这首战的胜利，决定步步紧逼，扩大战果。于是，吴起进见楚悼王。悼王一见吴起，便问他变法进行得如何？吴起大概地讲述了一下变法的情况，然后对楚悼王说道：“眼下的变法进行得还算顺利，可是贵族们对变法的态度并没有丝毫的改变，他们一旦找到了时机，就会利用他们的影响和手中的权力，大举破坏改革，那楚国这次变法就恐怕难以成功啊！”悼王沉思了一会儿，微微地点头说：“这一点我也想到了，可是这些贵族的势力极大，耳目众多，想要对付他们可不是很容易的呀！”吴起胸有成竹地说道：“主公，关于这一点，臣倒是想出了一个办法：可以大大削弱这些贵族的势力，同时还能繁荣边远荒芜的地区。”“噢！说说看，是什么办法？”“主公，这些贵族主要都居住在京都一带，他们的亲信也大都安插在京都附近，如果能把他们从京都调走，就等于把他们的羽翼剪除了。这样一来他们的力量分散，相互又失去联系，就是有所动作也不至对变法构成太大的威胁。”悼王似有所悟：“你的意思是把聚居在京都附近的贵族迁居到荒芜的边远地区去。”吴起忙答道：“对，臣正是这样考虑的，不知主公意下如何？”悼王思索了一阵，说道：“好！就这么办！这件事，就由你亲自去办吧！谁要是不服命令，我绝不会轻饶了他！”
吴起得到了悼王的应允，立即发布了命令：要居住于京都附近的贵族举家迁徙去充实边区，违令者严惩。这道命令一发出，在京城的各阶层都反应十分强烈，最恼火的当然是那些贵族。他们见到命令后，就又聚在一起商量对策：“这个吴起简直是欺人太甚，整天和咱们过不去，现在又让咱们离开京都，咱们就是不走！看他能如何。”“这样干可不行，要只有他一个吴起倒也不难办，可吴起有主公给撑腰，硬顶的话，弄不好要吃亏的。”“那你们倒是想出个办法来呀，难道就这么走不成？”……他们议论了半天，也没有能想出什么办法。到了最后，还是各自回到家里，收拾起平日搜刮来的金银财宝，望着自己的府第，悲悲切切地离开了京都。
吴起这一下把这些贵族搞得真是狼狈不堪，叫苦连天。接着吴起就着手国家机关的改革。对楚国那庞杂臃肿的官僚机构动了一次大手术，撤销了一些不起作用的机构。在用人方面坚决执行“用人唯贤”的标准，对那些有能力、有真才实学的人委以重任，而对那些通过种种不正当途径进入国家机构的人和碌碌无为、光吃俸禄的人一律罢免，明确地提出了“罢无能，废无用。”并将被罢免官员的俸禄积攒起来，用来俸养那些新选拔出来的军士。一时间，官员们的积极性被调动了起来，都力争把工作做好。
当时楚国的官场歪风盛行，各级官吏贪赃枉法。为了获取一官半职，许多人通过各种途径，找门子，拉关系，请客送礼，行贿受贿。一旦爬上官位，就又使出各种手段巧取豪夺，鱼肉人民，坑害国家。整个战国时期，国与国之间，也经常通过行贿夺取战争的胜利，有些强国在势力衰弱时，为保住自己的霸主地位，不惜向自己的盟国送去财物甚至土地；有的元帅、将军、政府要员为了财物和美女，常常置国家利益于不顾，出卖国家情报；有的官员，嫉贤妒能，为了自己的高官厚禄，极尽所能，使出浑身解数，对忠诚贤哲之士进行诽谤、陷害；有的官员，为了一己之私利，常常不考虑自己的声誉和所作所为带来的后果，只图暂时的快乐和享受。一些行为不端的知识分子，为了各自的利益，到处游说，造成思想上的不统一等等。针对楚国官场和社会存在的各种不正之风，吴起提出了三点主张：首先提出了“使私不害公，谗不蔽忠，言不取苟合，行不取苟容，行义不顾毁誉。”的主张，就是说，不能因个人的“私利”而妨害了楚国国家的“公利”，不能让坏人的“诽谤”损害为国家利益恪尽职守、公正忠诚之士，要求大家能够做到公而忘私，为了国家的利益，不计较个人的毁誉得失。其次提出了“塞私门之请，一楚国之俗。”就是要整顿官场的歪风，禁止私人间请客送礼、拉关系，第三提出了“破横散从（纵），使驰说之士无所开其口”。就是坚决取缔纵横全国进行的各种游说活动。这是要从制度上加强廉政建设，树立官府的良好形象。
这些措施为楚国的新兴地主阶级取得政治地位，创造了良好的条件，也有效地保护了改革变法的顺利进行。
在政治改革取得初步成功时，吴起又针对楚国的现状，在经济上进行了一系列的改革。
在经济上，吴起根据楚国地广人稀的特点，认为多余的是土地，不足的是人民，而过去楚国的旧贵族把人民集中到地少人多的地区来，影响了楚国的农业生产，没有很好地把土地和人口结合起来。因而他下令迫使旧贵族带领所属人员去充实广大的荒凉地区。吴起继承李悝的“尽地力之教”的政策，打击那些游手好闲的策士和游客，为百姓创造一个安居乐业的环境，提高他们的生产积极性。