巨鹿大战：
项梁整顿了起义军后，打败了秦朝大将章邯。项羽、刘邦带领另一支队伍，杀了秦将李由。不久，章邯重新补充了兵力，趁项梁不备，发动了猛烈的进攻。项梁死在了乱军之中，项羽、刘邦也只好退守彭城去了。
后章邯又带领秦军北上进攻赵国（这个赵国不是战国时代的赵国，而是新建立起来的一个政权），很快就攻下了赵国都城邯郸。赵王歇逃到巨鹿（今河北平乡西南），坚守不出。
章邯派秦将王离包围巨鹿，自己率大军驻扎在巨鹿南面的棘原。为了给王离军运送粮草，他在棘原和巨鹿之间修筑了一条粮道。
赵王歇一面守城，一面向楚怀王求救。楚怀王任命宋义为上将军，项羽为次将，范增为末将，率领大军救援赵国，同进派刘邦西击关中，直捣秦朝都城咸阳。当时，项羽也请缨跟刘邦一起进军关中。可是项羽的名声不大好，所以怀王和一些大臣拒绝了他的要求，派素有仁厚之名的刘邦进军关中。怀王与诸位将领约定，先入定关中的人就封为关中王。这一约定，为日后刘、项的争端埋下了种子。
公元前207年十月，宋义率领楚军开到安阳。当时，巨鹿的赵军已危在旦夕，可是宋义却畏惧秦军的声势，在安阳一直停留了46天，迟迟不肯进军。这下，可急坏了项羽。
项羽对宋义说：“现在军营的粮食不多了，但是上将军却按兵不动，自己喝酒作乐，这样对得起国家和兵士吗？”宋义不但不听，还下了道命令：军中如有不服从指挥的，立即斩首。
当时，天气寒冷，军粮不足，将士们饥寒交迫。这时的战争形势十分危急，秦军一旦攻破赵国，就会更加骄横，到那时，楚军势单力孤，更难以对抗秦军。国家安危，系于巨鹿一战，而宋义却停兵不前，终日歌酒宴会，丝毫不知体恤士卒，更不忧心国事，还送儿子出使齐国，和齐相田荣勾结。
项羽看到这种情况，又是气愤，又是焦虑。十一月的一天清晨，按捺不住的项羽终于趁参见宋义的时候，拔剑杀掉了宋义，然后公告全军，说宋义意图谋反，自己已经按楚王的密令将他处死。众将领推举他代理上将，楚怀王知道后，也只得正式任命他为上将军。
公元前207年十二月，项羽以非凡的气概指挥楚军北上，向巨鹿进发。
他先派部将英布、蒲将军率领2万人做先锋，渡过漳水，切断秦军运粮通道，把章邯和王离的军队分割开来；然后自己率领数万楚军渡过滔滔漳水，向北岸的秦军营地进发。
过了河，项羽命令将士，每人带三天的干粮，把军队里做饭的锅砸掉，把渡河的穿凿沉（文言叫做“破釜沉舟”）；然后对将士说：“咱们这次进攻，没有回头路可走，三天之内，一定要打败秦兵。”
这时的楚军，前面是几十万秦军主力，后面是波涛汹涌的漳水。一旦战败，就只能被秦军残杀，或者葬身漳水，几乎已经陷入绝境。楚军将士都明白得很，中有全力以赴，击败秦军，才能绝地求生。于是，楚军人人奋勇，个个争先，以迅雷不及掩耳之势冲向秦军阵地。一时间，巨鹿城下杀声震天，经过一连9次激烈的战斗，楚军终于击破了秦军，脱离了险境。这一年，项羽刚刚25岁。
巨鹿之战后，项羽立即引兵南下，进驻漳水南面，进攻章邯率领的秦军主力，两军对峙了数月之久。秦二世在奸臣赵高的挑拨之下，不断派人责备章邯战斗不力，章邯日夜担心自己会被权奸暗算，赵将陈余又劝他倒戈反秦。正当他犹豫不决之时，项羽派蒲将军领兵渡过三户津，一举战败秦军，项羽自己也在汗水大破秦军。经过两次打击之后，章邯终于决定投降，秦军主力部队被瓦解了。
战斗结束后，项羽召见诸侯将领，众将进入辕门时，个个跪行，不敢仰视。项羽从此威震诸侯，成为诸侯上将军，统领诸侯之兵。
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约法三章：
秦将章邯在棘眼看王离全军覆没，但干着急支援不上。他上了一份奏章，把前线的消息告知朝廷，请求救兵。二世和赵高不但不发救兵，还要治章邯的罪。章邯怕赵高要害他，只好率领部下20万人马，向项羽投降了。
公元前208年八月，赵高诬陷李斯想割地称王，并派人四处搜捕李斯的宗族，对李斯严刑拷打。李斯被迫认罪，被腰斩于咸阳，并灭其三族。李斯死后，赵高升迁宰相，他利用职权大量诛除异己。他想要检验大臣们是否俯首听命于他，便在朝会上献上一只鹿，并指着鹿说是马。二世笑言：“丞相错了，指鹿为马！”赵高说是马，便叫群臣证明，大臣们有的回答是马，有的说是鹿。事后，赵高将那些回答是鹿的大臣杀害。从此，朝中人人自危，没有人敢说赵高有错。
赵高又劝二世深居禁宫，不必亲自坐朝听政，臣事有事来奏，只需由赵高自己和其他与二世亲近之人密商后上奏。秦二世对他提的意见一一采纳。这时，刘邦军队已宫克武关（今陕西商县西北），关东大部份地区落入义军之手。赵高害怕二世责难，暗中密谋杀掉二世胡亥。赵高让其弟郞中令赵成做内应，诈称搜查贼人，派人率兵进入二世所住的望夷宫。秦二世走投无路，只好自杀。
赵高杀了二世，对大臣们说：“现在六国都已复国了，秦国再挂个皇帝的空名也没什么意思，应该像以前那样称王。我看可以立二世的侄儿子婴为秦王。”这些大臣不敢反对。于是赵高立二世之侄子子婴，贬号为秦王。
子婴知道赵高害死二世，想自立为王，只是怕大臣们反对，才假意立他为王。子婴和他的两个儿子商量好对付赵高的计策。到即位那天，子婴推说有病不去，赵高只好亲自去催，于是，子婴命手下人把赵高杀了。
子婴杀了赵高后，派了5万兵马固守武关。刘邦采用了张良的计策，派兵在武关附近的山头插上无数的旗子，迷惑敌兵；另派将军周勃带领全部人马绕到武关东南，从侧面打进去，杀死了守将，消灭了这支秦军。
刘邦的军队开进武关，到了灞上（今陕西西安市东）。秦王子婴一看大势已去，便带着秦朝的大臣投降了。
刘邦进了咸阳，召集附近各县的父老，对他们说：“你们被秦朝残酷的法令害苦了。今天，我跟诸位父老约定三条法令：第一，杀人的偿命；第二，打伤人的治罪；第三，偷盗的治罪。除了这三条，其他秦国的法律、禁令，一律废除。父老百姓可以安居乐业了。”
百姓听到刘邦的约法三章，高兴得不得了，都争先恐后地来慰劳刘邦的将士。
从那时起，刘邦的军队给关中的百姓留下了良好的印象，人们都希望刘邦能留在关中做王。