項羽題跋全身像章邯殺敗項梁后，認為楚兵不足為慮，于是引軍北渡黃河，大破趙國，趙王以陳余為將，張耳為相，敗走巨鹿，章邯率領王離、涉間共四十萬圍攻巨鹿。

楚懷王聽聞項梁戰死，非常害怕，從盱臺趕到彭城，收編項羽、呂臣的軍隊由自己統領，并任命呂臣為司徒，呂臣的父親呂青為令尹，封劉邦為碭郡長、武安侯，仍舊統領碭郡的軍隊。

公元前207年(秦二世三年)，楚懷王以宋義為上將軍，封項羽為魯公，為次將，范增為末將，以宋義為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：“秦軍圍趙于巨鹿，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，于早晨去見宋義，將其斬殺。

項羽提著宋義的頭告訴將士：“宋義想要和齊聯合謀反，楚懷王暗令我將其殺死。”諸將因為畏懼而屈服，不敢抗拒，于是推項羽暫為上將軍，桓楚將此事報告給楚懷王，楚懷王就任命項羽為上將軍。

項羽殺了宋義之后，威震楚國，名聞諸侯，于是派遣當陽君、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，但收獲不大，趙將陳余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，打退章邯后，諸侯軍受到了極大的鼓舞，與項羽一起進攻王離，斬殺蘇角，并生擒王離，秦將涉間不愿投降而自殺，大破秦軍后，項羽于轅門召見諸侯將領，諸將無不跪著前來，不敢仰視項羽，于是項羽為諸侯上將軍，諸侯都歸附于他。

章邯率軍駐扎在棘原，項羽駐軍于漳水南，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，于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，趙軍陳余也寫信給章邯，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，而后項羽率領全軍又于污水上大破秦軍，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，于是項羽和章邯約在洹水南殷虛上相見，并訂立盟約，章邯見到項羽后，哭著向項羽傾訴趙高的種種行為，項羽于是立章邯為雍王，司馬欣為上將軍，率領秦軍為前部，行至新安。

公元前206年(漢元年)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，暗地里作打算。

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，認為秦兵很多，入關中后如果不聽令，會引起非常大的禍患，于是項羽將秦降卒二十余萬全部在新安城南連夜坑殺。