秦朝派王離率幾十萬邊防軍包圍鉅鹿，章邯在鉅鹿以南筑甬道，以運糧供給王離軍。趙歇糧少兵單，危在旦夕，乃遣使求救於楚懷王。楚懷王與起義軍首領在彭城(今江蘇徐州)召開緊急軍事會議，決定分兵兩路：一路由劉邦率領向西直指關中。另一路以宋義爲上將軍，項羽爲次將，范增爲末將，率起義軍主力北上救趙。援趙大軍進至安陽(今山東曹陽東南)後，宋義被秦軍的氣焰所嚇倒，逗留46天不敢前進。項羽痛斥宋義的怯懦行爲並殺死了他。楚懷王遂封項羽爲上將軍，並令英布和蒲將軍兩支起義軍也歸其指揮。
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前207年12月，項羽率起義軍到達鉅鹿縣南的漳水，立刻派遣英布和蒲將軍率2萬義軍渡過漳水，援救鉅鹿，初戰告捷。接着，項羽率領全軍渡過漳水，命令全軍破釜沉舟，只帶三日糧，以示不勝則死的決心，以迅雷不及掩耳之勢直奔鉅鹿，斷絕秦軍糧道，包圍了王離軍隊。 項羽的決心和勇氣，對將士起了很大的鼓舞作用。楚軍把王離的軍隊包圍起來，個個士氣振奮，越打越勇。一個人抵得上十個秦兵，十個就可以抵上一百。經過九次激烈戰鬥，活捉了王離，其他的秦軍將士有被殺的，也有逃走的，圍鉅鹿的秦軍就這樣瓦解了。 當時，各路將領來救趙國的有十幾路人馬。可是他們害怕秦軍強大，都紮下營寨，不敢跟秦軍交鋒。這回兒，聽到楚軍震天動地的喊殺聲，擠在壁壘上看。他們瞧見楚軍橫衝直撞殺進秦營的情景，嚇得伸着舌頭，屏住了氣。趕到項羽打垮了秦軍，請他們到軍營來相見的時候，他們都跪在地下爬着進去，連頭也不敢擡起來。 大家頌揚項羽說：“上將軍的神威真了不起，自古到今沒有第二個。我們情願聽從您的指揮。” 打那時候起，項羽實際上成了各路反秦軍的首領。
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鉅鹿解圍後，章邯軍退至棘原(鉅鹿南)，項羽軍駐漳水之南，兩軍對峙，秦軍的連續失敗使章邯不見信於秦朝廷。項羽抓住時機，派蒲將軍擊秦軍於漳水南岸。接着又親率大軍破秦軍於汗水。章邯固守棘原與項羽對峙，派部將司馬欣向秦廷告急求援。當時，秦廷趙高專權，猜忌將相，欲殺司馬欣。司馬欣潛回棘原，勸章邯早圖良謀。章邯在降楚、退軍之間猶豫不決。項羽派蒲將軍率軍日夜兼程渡三戶津(古漳水渡口，今河北滋縣西南)，斷秦軍歸路，自率主力大敗秦軍。在項羽的沉重打擊下，章邯進退無路，不得不於前207年7月在洹水南殷墟(今河南安陽)率其部衆20萬投降項羽。 鉅鹿之戰是秦末農民戰爭所取得的一場巨大勝利。它基本上摧毀了秦軍的主力，扭轉了整個戰局，奠定了反秦鬥爭勝利的基礎。而項羽以三萬破三十萬，如此懸殊的戰果令無數後世人對其充滿了好奇與景仰
