Đến ngày ông ăn học thành tài, ông liền được tiến cử đến vua Tần Thủy Hoàng. Lúc bấy giờ, giặc Hung Nô đang hoành hành ở biên ải phía Bắc, thấy Ông Trọng là người có tài võ nghệ liền cử ông đến trấn giữ đất Lâm Thao (ngày nay thuộc tỉnh Cam Túc).

Ông Trọng không những bảo vệ biên ải toàn vẹn mà còn tổ chức những đợt phản công, khiến quân Hung Nô sợ hãi đến mức chỉ nhìn thấy vị tướng này thôi cũng đủ làm kinh hồn bạt vía.

Cả vùng biên ải bình yên khiến Tần Thủy Hoàng hết sức vui mừng. Nhà vua liền sắc phong làm Tín Hầu và gả công chúa dù ông là người ngoại tộc.

Tuy chức cao vọng trọng ở Trung Quốc nhưng Ông Trọng vẫn có một nỗi nhớ quê hương, tự trách thời trẻ sao lại phẫn chí đi phương xa. Ông xin cáo lão hồi hương vì không còn đủ sức đảm việc quân.

Khi biết tin Ông Trọng về nước, quân Hung Nô lại kéo sang đánh Tần Vương. Vua Tần lại sai sứ sang Âu Lạc mời vị tướng này. Ông Trọng không muốn đi nên vua Thục nói rằng ông đã mất. Vua Tần bất đắc dĩ phải đúc một pho tượng đồng khổng lồ hình Lý Ông Trọng (bên trong rỗng, chứa được mấy chục người, có máy giật để cử động chân tay như thật) đặt ở cửa Kim Mã, kinh thành Hàm Dương. Giặc Hung Nô ngỡ là ông lại sang Tần nên không dám xâm lược.