章邯殺敗項梁後，認爲楚兵不足爲慮，於是引軍北渡黃河，大破趙國。趙王以陳餘爲將，張耳爲相，敗走鉅鹿，章邯率領王離、涉間共四十萬圍攻鉅鹿。
楚懷王聽聞項梁戰死，非常害怕，從盱[xū]臺趕到彭城，收編項羽、呂臣的軍隊由自己統領，並任命呂臣爲司徒，呂臣的父親呂青爲令尹，封劉邦爲碭[dàng]郡長、武安侯，仍舊統領碭郡的軍隊。
秦二世三年(公元前207年)，楚懷王以宋義爲上將軍，封項羽爲魯公，爲次將，范增爲末將，以宋義爲主帥率兵五萬前往救趙。宋義軍行至安陽，逗留四十六日，不再進軍。項羽向宋義建議說：“秦軍圍趙於鉅鹿，我們快速引兵渡河，和趙兵內外夾攻，必然可以擊破秦軍。”但宋義不肯發兵，還在軍中飲酒作樂。時天氣寒冷，又下大雨，士卒又冷又餓。項羽見此狀況，於早晨去見宋義，將其斬殺。項羽提着宋義的頭告訴將士：“宋義想要和齊聯合謀反，楚懷王暗令我將其殺死。”諸將因爲畏懼而屈服，不敢抗拒，於是推項羽暫爲上將軍。桓楚將此事報告給楚懷王，楚懷王就任命項羽爲上將軍。
項羽殺了宋義之後，威震楚國，名聞諸侯，於是派遣當陽君、蒲將軍率領兩萬士卒渡河，多次進攻章邯給王離軍輸送糧食的甬道，但收穫不大，趙將陳餘派人請項羽再次發兵。項羽率領全部兵馬渡河，與秦軍大戰九次，章邯破走，項羽率軍繼續北上進攻王離。楚兵以一當十，呼聲動天，打退章邯後，諸侯軍受到了極大的鼓舞，與項羽一起進攻王離，斬殺蘇角，並生擒王離，秦將涉間不願投降而自殺。大破秦軍後，項羽於轅門召見諸侯將領，諸將無不跪着前來，不敢仰視項羽。於是項羽爲諸侯上將軍，諸侯都歸附於他。
章邯率軍駐紮在棘原，項羽駐軍於漳水南，兩軍相持不戰。秦軍多次被項羽打敗，秦二世派人責備章邯，章邯害怕，於是派長史司馬欣去請示，司馬欣到了咸陽，被趙高留在司馬門三天，不予接見，有不信任的意思。司馬欣非常害怕，急忙逃到章邯營中，勸章邯早做打算，趙軍陳餘也寫信給章邯，勸其反秦。章邯暗中派始成前往項羽營談和約，但沒有談妥。
項羽讓蒲將軍領兵，日夜兼行渡過三戶津與秦軍交戰，將其擊敗。而後項羽率領全軍又於污水上大破秦軍。章邯再次派人來見項羽，想要訂立和約，項羽召軍吏來商量說：“現在軍糧越來越少，想答應他們。”軍吏說可以。於是，項羽和章邯約在洹水南殷虛上相見，並訂立盟約。章邯見到項羽後，哭着向項羽傾訴趙高的種種行爲。於是，項羽立章邯爲雍王，司馬欣爲上將軍，率領秦軍爲前部，行至新安。
漢元年(公元前206年)十一月，諸侯的士卒原來都曾在秦服過徭役，受盡秦兵的鞭撻，而今秦兵投降諸侯，諸侯兵都把秦兵當作奴隸來驅使，引起秦兵的不滿，暗地裏作打算。諸侯聽聞到秦兵的計策，將其告訴項羽，項羽召集黥布、蒲將軍等人商議，認爲秦兵很多，入關中後如果不聽令，會引起非常大的禍患。於是，項羽將秦降卒二十餘萬全部在新安城南連夜坑殺。
