秦二世二年（前 208年），九月下旬。赵王赵歇与丞相张耳在邯郸城被章邯攻破后，逃到了巨鹿城坚守起来，并向楚怀王和各路诸侯求救。楚怀王答应了要救援赵国，但是他不光要救援赵国，还打算派一路军队向西进攻秦国城池，以达到牵制秦军的效果。因为在陈胜和项梁相继阵亡之后，秦国士气大振。楚国上下都不看好西征，也都不愿意挂帅去领军西征。但是既然决定了要西征当然要找个人领军了，吃力不讨好的活，自然要找个冤大头了。这时候有个人想到了刘邦了，向楚怀王推荐说让刘邦率军西征去。大家伙一听是刘邦，不是自己。也都极力赞成让刘邦去当这个冤大头，所以呢就说道“沛公您啊是个宽厚的人，是个有德行的长者，您要是领军西征，必然能够减小不少阻力，让秦国的百姓父老们投降归顺”。也只有您最适合领兵当这个西征的主帅了。楚怀王一听也觉得有道理，刘邦当这个主帅挺合适的。那就这么着吧，就任命刘邦为西征大军的主帅。项羽因为他叔父项梁之死的原因，也想和刘邦一同西征。但是很多老将认为项羽这个人比较彪悍且生性奸狡残忍（《史记·高祖本纪》“项羽为人，僄悍猾贼”）喜欢屠城，曾经襄城时就是这样。不利于西征所以拒绝了项羽西征的要求。
秦二世三年，十月（前208年11月25日至12月23日期间。秦时历法，以十月为岁首，九月为岁末）刘邦由砀县率军西征，沿途还收了不少之前陈胜和项梁的散兵游勇。当他领兵到了成阳县时（今菏泽城东北六十里胡集村东），刘邦先是在成武县（今山东菏泽市东南）南面攻破了东郡郡尉所率领的守卫部队。然后又在成阳县南面攻打秦将王离的军队，两军在杠里（属东郡的成阳县，在今山东省菏泽市牡丹区东）形成对峙。之后刘邦攻破了秦二军，还有河间的守军。刘邦率领着曹参、樊哙、灌婴、傅宽、郭蒙等将领去与王离交战，这一仗更是大败王离。此战之后，章邯便让王离和涉间去包围巨鹿，而章邯自己则是驻军在他们南面，修筑甬道用来输送粟米粮食。
这里咱们先介绍一下王离，王离是战国四大名将之一的王翦的孙子，通武侯王贲的儿子，自己被封为武城侯，也算是秦末的一位秦国名将。之前是蒙恬的裨将，蒙恬北逐匈奴的时候，他驻兵在上郡。在胡亥、赵高和李斯阴谋篡位逼公子扶苏自杀，囚杀蒙恬后，蒙恬的兵马胡亥便交给王离统领。在陈胜吴广起义之后，胡亥便下令让他收复赵国。
刘邦在大败王离之后，继续引兵西进。在路过昌邑县（今山东巨野）的时候遇到了，昌邑本地的彭越率着聚集的人马赶来帮助他，与他一起攻打昌邑县，但是呢没能打下来，所以刘邦就让彭越继续留在巨野泽之中招募魏国的散兵游勇，而自己领兵返回栗县。要么是刘邦是真命天子呢，自带主角光环。这不在回栗的时候遇到一个侯爵叫刚武侯（叫啥名已经失传了），就给刘邦送福利了。自己领着军队过去让刘邦给吞并了，给刘邦送了四千多人。在这期间，又遇到了魏国将军皇欣和申徒武蒲，于是又跟他们合军回去打昌邑去了，结果还是没能拿下来，刘邦又使出了他攻打定陶时的办法，打不下那就不打了。他放弃了攻打昌邑，领着军队向着高阳县（今河南杞县西南）继续西进了。
另一方面楚怀王拜宋义担任北上救援赵国的主帅拜上将军，封项羽为鲁公，为次将，范增为末将，率军五万北上巨鹿救援赵国。当时赵国将领陈余经常去赵地常山郡招募兵马，招募到了几万人马，驻军在巨鹿城北面。章邯驻军在巨鹿城南面的棘原，修筑甬道通往黄河，输送粮饷给王离。王离的军粮充实，加紧攻打巨鹿城。巨鹿城中粮食消耗殆尽兵力也减少，张耳多次派人召集陈馀前来，陈馀觉得自己兵力太少，打不过秦军，不敢前去救援。陈余原先和张耳是刎颈之交用现在的话说就是生死兄弟，现在张耳被困巨鹿，见陈余见死不救，张耳听说后大骂陈余背信弃义。陈余才派了五千兵马过去救援，结果无异于以卵击石，这五千兵马全军覆没了。
话说宋义带着大队人马到了安阳，就停下了。他寻思着先让赵军跟秦军先打累了，他再上去收拾秦军。所以呢，宋义就下令大军在安阳扎营休整，这一休整就足足休整了四十六天。在这期间还经常和齐国有书信往来。项羽找到宋义，建议说：“秦军把赵军围在巨鹿城中，咱们现在引兵渡河过去，和赵军成内外夹击之势必然可以大破秦军。”宋义就是不听，还经常在军中饮酒作乐。由于当时已经是天寒地冻，又下起了大雨，士兵们现在是又冷又饿。项羽看到这种情况，第二天早上又去宋义的大帐中找宋义，二话没说就把他给宰了还顺手把他儿子宋襄也一并给发配到阎王那去了。项羽提着宋义头颅出来对众将士喊道：“宋义想要勾结齐国，密谋造反，怀王已经暗中令我将他斩杀了”。众将一看这阵势，也是后脊背发凉，也都屈服于项羽，都推举项羽暂时代为上将军。项羽让桓楚将这边的事情报告给楚怀王熊心，楚怀王也只能做个顺水人情任命项羽为上将军了。
项羽杀了宋义之后，那是名声大噪，威震楚国，闻名诸侯。于是项羽派英布和蒲将军率领两万士兵渡过漳水河，多次攻打章邯给王离输送粮食的甬道，但是没有断绝甬道，对秦军的影响都不大。正在这时候北边的陈余正好派人来请求项羽再次发兵，项羽于是让全部人马一起渡过漳水，而且烧掉了帐篷，每人只带三日口粮，过河之后还把船也凿沉了。以此向士卒表示一定要决死战斗，毫无退还之心。楚军士气大振，个个视死如归以一当十，与章邯保卫甬道的部队大战大败秦军，彻底切断了王离的粮道。当时，楚军战力之强绝对是位列诸侯之首，前来援救巨鹿的诸侯各军筑有十几座营垒，没有一个敢发兵出战。到楚军攻击秦军时，诸侯们也都只是在壁垒之上观望。看到楚军将士以一当十，杀声震天，诸侯军人人心惊胆战。
秦二世三年十二月（公元前207年1月23日至2月20日期间）项羽率军在巨鹿城下大破秦军，击败章邯，章邯引兵退走，这时候各路诸侯才敢出兵攻击围攻巨鹿的秦军。这时候的秦军已经是兵败如山倒了，各自溃散。此战中，秦将苏角被杀，涉间不愿投降，自焚而死。到秦二世三年正月，项羽俘虏了王离，这一仗最终以楚军大胜告终。大破秦军后，项羽在辕门召见诸侯将领，诸将无不跪着前来，不敢仰视项羽。于是项羽这个上将军不再只是楚国的上将军而是成了诸侯的上将军，诸侯也都归附于他。
到了秦二世三年二月（前 207年）章邯在巨鹿城下战败后，率军退到漳水另一边去驻军在棘原，与楚军形成了对峙。但是这时候的秦军，刚吃完一场大败仗，已经是士气低落败象渐渐显露出来了。再加上章邯最近日子过得很是不舒服，连吃败仗使得朝廷震怒，秦二世派人来对章邯进行了问责。这让章邯很害怕，于是章邯就让长史司马欣回朝廷去请示公事。司马欣到了咸阳，被滞留在宫外的司马门呆了三天，赵高就是不接见他，明显是心有不信任之意了。长史司马欣非常害怕，赶快奔回棘原军中，都没敢顺原路走，赵高果然派人追赶，没有追上。司马欣回到军中，向章邯报告说：“赵高在朝廷中独揽大权，下面的人不可能有什么作为。如今仗能打胜，赵高必定嫉妒我们的战功。打不胜，我们更免不了一死。希望您认真考虑这情况！”劝章邯早做打算。这时候赵国的将领陈余也给章邯写了一封书信，信中说道：“白起为秦国南面攻下了楚国，北面打败了赵国赵括，攻城略地无数，最后还是被赐死了。蒙恬北抗匈奴，扩地千里最终也是被杀害在了阳周。这是为什么呢？就是因为他们战功太多，不可能一一封赏，所以就从法律上找借口把他们杀了。如今将军您作为秦将已经三年了，士兵损失以十万计，而各路诸侯蜂拥而起，越来越多。而赵高只会阿谀奉承，如今形势危急，他也怕秦二世杀了他呀，所以他会找借口杀了将军您来推卸责任。将军您在外时间长久，朝廷里跟您有嫌隙的人也就多了，既然有功也是被杀，无功也是被杀。而且如今形势，是上天要灭秦，这是谁都明了的事情。将军您在内不能直言进谏，在外已成亡国之将，孤自一人支撑着却想维持长久，难道不可悲吗？将军您不如率兵掉转回头，与诸侯联合，订立和约一起攻秦，共分秦地，各自为王，南面称孤，这跟身受刑诛，妻儿被杀相比，哪个上算呢？”。章邯收到这封信后犹豫不决，秘密派遣他的军候始成去找项羽，想要和项羽订立和约。但是和约没谈成，项羽就让蒲将军领兵，日夜兼程渡过三户津在漳水南边与秦军交战，再次击败秦军。之后项羽又率领全军在污水大破章邯的秦军。章邯没办法又再次派人去见项羽，想要订立和约。项羽这边呢，因为军中粮食已经所剩不多了，所以也就答应了和约。
秦二世三年，七月。章邯和项羽在桓水南岸的殷墟订立了盟约。再见到项羽后，章邯那是声泪俱下，跟项羽说着这赵高是如何如何的罪恶滔天，残害忠良。项羽安慰了他，立他为雍王，暂时先安置在楚军营中。又封司马欣为上将军，率领投降过来的秦军为先行部队。到了新安（今河南洛阳市西部）的时候，因为之前的诸侯军士兵大多都是徭役，没少受秦兵大骂。现在秦兵投降了，这些诸侯兵也就以牙还牙把秦兵当作奴隶来驱使。秦军官兵很多人私下议论：“章将军骗我们投降了诸侯军，如果能入关灭秦还好；如果不能，到时诸侯军就会俘虏我们退回关东，而秦朝廷必定会把我们父母妻儿全部杀掉。”诸侯军得知这些议论，便报告给了项羽。项羽召集黥布、蒲将军商议道：“秦军官兵人数仍很多，他们内心里还不服，如果到了关中不听指挥，事情就危险了，不如把他们杀掉，只带章邯、司马欣、董翳进入秦地。”于是楚军趁夜把秦军二十余万人击杀坑埋在新安城南。秦朝灭亡后，项羽分封诸王，封章邯为雍王，称王于咸阳以西，建都废丘。