不久，章邯率秦军40余万北攻赵国，围赵王歇于巨鹿。楚怀王见项梁兵败，吓得由盱眙迁都到彭城。赵国屡屡求救，于是楚怀王派遣宋义、项羽和范增率军6万北上救赵，同时派刘邦进攻关中。怀王与诸将约定"先入定关中者王之"。
前207年，项羽率军破釜沉舟，与秦军爆发巨鹿之战，项羽先派英布截断秦军粮道，再亲率楚军作战，结果楚军九战九胜，俘秦主帅王离，副帅涉间自焚，秦勇将苏角被击杀。p
同时，刘邦领军向西攻击，先攻昌邑，在彭越协助下仍然攻击失败。不久，郦食其投奔刘邦，建议他去攻击陈留以夺取粮草，攻击成功。
刘邦率军在中原战斗时，项羽正在追击章邯，章邯当时粮食已缺。不久，项羽攻克三户津，截断章邯退路，章邯率军于漳水南岸战项羽，大败。章邯再战于渭水，又败，章邯被困，被迫率秦军二十万投降。
