韩信升为郎中后，虽然职位不是很高，但这已经让他喜不自禁了。事情有了转机，韩信就尽力找机会接近项羽，不断向项羽献计献策。可是，项羽并不采纳他的意见，接二连三的碰壁，让韩信开始感到自己英雄无用武之地。
和项羽相处的时间长久了，韩信逐渐了解了项羽的性格特征：“匹夫之勇”和“妇人之仁”，这正是项羽的两个致命弱点。
章邯是秦朝末年的著名将领，他官拜上将军。在秦二世当皇帝时任少府，是秦朝的军事支柱。秦二世元年（前209）九月，章邯临时受命率骊山刑徒及奴产子迎击陈胜起义军周文部，屡战屡胜，使大秦朝廷能够苟延残喘一段时间。章邯在秦走向灭亡之际，他陆续攻灭义军田臧等部从荥阳直逼陈胜，迫使陈胜不得已逃走。后来他又攻杀反秦武装首领魏咎、田儋、项梁，移师渡河攻赵。
章邯击杀项梁之后，自己也骄傲起来，认为项羽、刘邦等人无足轻重，不能成什么大气候，就移军渡过黄河，攻打赵国。秦军如泰山压顶，势如破竹，立即占领了邯郸（今属河北）。赵王赵歇率领残兵败将退入巨鹿（今河北平乡西南）城里，又被秦军围得水泄不通。巨鹿一旦被攻破，形势将急转直下，反秦战争就有全部失败的危险。一步错全盘皆输，眼看事关大局，楚怀王急忙召开军事会议，决定兵分两路：一路救援赵军，由宋义、项羽、范增率领；一路向关中进军，直捣秦都咸阳，由刘邦率领。两支大军立即分别出动。
这支救援赵军的大军，主帅是将军宋义，项羽不过是次将。项羽没有什么实权，一切由主帅宋义决定。范增更是末将，什么事情也轮不到他来决定。行经安阳时，宋义和项羽在作战问题上发生了争执，而且双方都毫不妥协，争得不可开交。项羽主张迅速引兵渡过漳水，宋义却主张采用坐山观虎斗的办法，任由秦、赵相拼，趁秦军战斗力大为削弱的时候伺机出击。
宋义批评项羽说：“作战迅猛，我不如你，但运筹策划，你就不如我了。”并下令道：“猛如虎，软如羊，贪如狼，强攻不听命令者，皆斩。”项羽也不敢怠慢宋义，只好暂时听从他的命令，对于是否真的施行，项羽心中自有他自己的如意算盘。
韩信在项羽身边，很快就了解到这场争论。他知道项羽在兵法上讲求“形势”，主张正面力攻，战斗雷动风聚。韩信却与项羽相反，他讲求兵法上的“权谋”。宋义是当时的军事家，从他与项羽的争论来看，也是讲求“权谋”的，这一点和韩信是一致的。
韩信本来想给项羽献策，可每次话到嘴边又吞回肚子里了。因为此时的他已经了解项羽的“匹夫之勇”，项羽是不会听从任何人的意见的，尤其是在战场上。万一自己有的话说得不对，搞不好是会被项羽杀头的，所以他只能忍着不说，静观其变。
宋义和项羽的这场争论不可避免地激化起来。一天早晨，韩信看见项羽去宋义帐中，神色有异，与往日大不相同。大约半个时辰之后，军帐中传来消息，宋义被项羽杀死，罪名是与齐国合谋反楚。不仅如此，项羽还当众宣布，杀死宋义是奉楚怀王的密令。诸将又惊喜，又是恐惧，惊喜的是没有成为“反楚之人”宋义的利用工具，恐惧的是这所谓的“反楚事件”背后隐藏的重重杀机。宋义死后，项羽就自立为主将军，把军事大权控制在手。
范增也从此成为项羽的主要谋士，为项羽出谋划策，立下了汗马功劳。
公元前206年，刘邦率先带领军队进入了秦国的国都咸阳。公元前207年，项羽出兵攻打秦军。这场战役完全按照项羽的作战方式展开。他先派一支军队渡过漳水进击秦军，获得小胜后，他就亲自率领全军迅速渡过漳水作战。在渡河时，他命令破釜沉舟，烧毁军营，只带三天干粮，下定必胜的决心。战斗非常激烈，战士们英勇善战，意气风发。在整个战斗过程中，韩信跟随在项羽身边。只见他一马当先，冲向秦军，凶猛得像老虎一样。士卒们也无不以一当十，喊声如雷，惊天动地。
战争是残酷的，楚军激战九次，大破敌军，秦军死伤无数。楚军杀死秦军大将苏角，生擒大将王离，另一大将涉间被迫自杀。不久，章邯就率军向项羽投降了。这就是历史上有名的巨鹿之战。
楚军在这次战役中获得全胜，扭转了反秦斗争的危局，这其中项羽自然功不可没。此时，各路起义军以项羽的实力最为强大，刘邦次之。当年楚怀王和项羽、刘邦等有过约定，谁第一个进入函谷关，就封谁为关中王。不过，项羽担心刘邦为关中王以后，实力会逐渐壮大并威胁到自己的霸主地位。
而韩信在巨鹿之战中表现出来的勇往直前和无所畏惧同时也得到项羽的赏识，项羽开始注意到这个作战英勇的小人物，并对他赞赏有加。但是，对项羽这种正面力攻的战法，韩信并不完全赞同。
正当项羽志满意得的时候，消息传来，刘邦率领的大军，已在这时乘虚进入武关（今陕西南），秦王子婴（秦二世已被赵高谋杀，子婴是秦二世的侄儿）投降。项羽得知刘邦要在关中称王，独自占有秦王朝的府库珍宝，大为震怒。他随即整兵出发，准备讨伐刘邦，不久即攻破刘邦军队把守的函谷关，率军入关，到达鸿门（陕西省临潼东），准备与刘邦大战一场，将刘邦赶出关中，夺得最终的胜利。