正在这个时候，赵王歇的求援信到了彭城（今江苏徐州）。楚怀王就拜宋义为上将，项羽为次将，范增为末将，让他们带领一支军队去救援赵国。再给刘邦一支军队，让他夺取关中。楚怀王还与众将约定，谁要是先进了关中，就让他在关中称王，统治秦国之地。
宋义率领军队走到安阳（今河南安阳西南）的时候，就命令军队停止前进，就地休整。部队停下来待了46天。宋义仍整天在大营中喝酒，不关心士兵的疾苦。
项羽实在忍不住了，就来找宋义说：“救兵如救火，我们还是赶快进兵吧。你这样带兵，实在叫人急死了！”宋义却说：“现在秦、赵两强相遇，必有伤亡。我要等到秦军受到较大损失时再去打他们。”
项羽气呼呼地走了，宋义立即下令：“凡有猛如虎、贪如狼、不听上级命令的，一律斩首！”项羽知道这是针对他的，更加生气了。这时正是冬季，雨雪连绵，士兵们挨冻受饿，都对宋义不满。第二天，项羽借口宋义私通齐国，把宋义杀死，夺了兵权。
项羽自封为上将军，派英布、蒲将军统率先头军队，渡过漳水，与秦军交战。英布等人与秦军交战，总是无法取胜，就将秦军的粮道切断，使章邯和王离不能相顾。项羽得知情况后，带领大队人马渡河。
项羽渡河后，只给每个士兵三天的干粮，将做饭的锅砸毁，把渡河的船只也凿破、弄沉。这叫做“破釜沉舟”。项羽对将士们说：“这次战斗一定要取胜，如果打不了胜仗，咱们也没有后路了。”
楚军很快来到巨鹿。项羽一声令下，士兵们围住王离的部队，与他们激战起来。楚军由于受到项羽的鞭策，士气高涨，奋勇争先，一个楚国士兵能抵得上十个秦国士兵。项羽和王离打了九场大仗，秦军彻底失败，王离被擒，部将苏角被杀，涉间自焚而死。章邯赶来相救，也被项羽杀退。巨鹿之围就这样被解除了。
那时候，来援救赵国的兵马共有十几支部队。可是各路将领畏秦如虎，只是坐观赵国成败。项羽与秦军厮杀的时候，他们也不敢加入战斗，只是站在自家营垒上看着。他们看到楚军非常勇猛，打得秦军节节败退，大为震惊，屏住了气息，一动都不敢动。
项羽取胜后，各路将领来见他。这些人来到楚营门口就跪下，膝行到项羽大帐，然后报上自己的名字。项羽让他们起来，他们才敢站立。他们异口同声地说：“上将军真是神勇，我们从此愿意听上将军的调遣。”从此，各国诸侯臣服于项羽，把项羽当成他们的首领。
章邯退到棘原后，手下还有20万军队，实力尚存。可是，秦二世却派人责骂他打了败仗。章邯派司马欣到咸阳搬请救兵，差点被赵高所杀。章邯知道自己纵然取胜，也没了后方的支援，只得向项羽投降。
指鹿为马
巨鹿惨败后，秦二世胡亥依然不学无术，凶狠毒辣。他当上皇帝主要是靠赵高的帮助，现在更加信任赵高，把赵高封了个郎中令的大官。但赵高还不满意，他想独揽大权。为达到这一目的，他便想方设法谋害李斯。
赵高让自己的两个心腹士兵去见李斯的儿子。李斯之子不知有诈，便接见了二人。谁知二人打扮成农民模样，与李斯的儿子胡乱说了几句，便起身告辞。
就这样，赵高便对胡亥说：“陛下，李斯之子勾结农民起义军，想造反夺取皇位。”胡亥听了大怒，便下了一道令：杀了李斯之子！
赵高又说：“陛下，李斯之子造反必有李斯支持，我们应斩尽杀绝，否则后患无穷。”
胡亥认为赵高说得有道理，立即派兵围攻丞相府。李斯根本不知道怎么回事，就被绑了起来。
李斯大怒道：“给我松开，我要面见皇上。”
这时，赵高从旁边走了过来，说道：“你儿子勾结农民起义军造反，你难道没有责任吗？”
李斯这才明白，一切都是赵高的计谋，不禁怒上心头，破口大骂：“赵高，你心狠手辣，一定不得好死！”
赵高命人一刀结束了李斯的性命，又把李斯的家人全部杀掉。
李斯被害以后，秦二世认为赵高立了大功，马上提拔他做了丞相。胡亥则每天只知在后宫与美女饮酒作乐，对朝中之事不理不问。而赵高则独揽大权，什么事都由他解决，俨然成了皇帝。
大臣虽然不满，但也没有办法，想见皇上都见不到。而且赵高又把几个和自己不和的大臣派到宫外去了。
赵高心想：如今大秦天下已是我赵高的了，我要试一试大臣们的态度。
有一天，赵高找到秦二世，对他说：“陛下，臣得一宝物，想亲自在朝中献给皇帝陛下，请您明日一定上朝。”
胡亥不知赵高葫芦里卖的什么药，也不好驳了赵高的面子，第二天便去上朝。
只见赵高牵着一只梅花鹿来到大堂上，胡亥心想：这只鹿有什么稀奇的，算什么宝物啊？
赵高指着这只鹿对胡亥说：“臣日夜精选，终于得到一匹良马，特意献给陛下。”
胡亥大笑，说道：“丞相真会开玩笑，你搞错了吧，这哪里是马，这分明是鹿嘛！”
赵高瞪着他那双小眼嘿嘿地干笑了几声，阴险地瞅了瞅众大臣，好像是向众大臣示威似的，连声说：“是马！是马！这明明是我托人从千里之外买回的好马，怎么能把它说成是鹿呢？陛下如果不相信的话，就请各位大臣说一说，这到底是鹿还是马呢？”
众大臣一听，心里暗暗叫苦，说是鹿吧，赵高不会放过自己；说是马吧，犯欺君之罪。但是一些想巴结赵高的人却说道：“陛下，这不是鹿，而是一匹宝马！”
另一些大臣心里知道赵高在搞鬼，但又不想得罪赵高，所以一言不发。
一些正直的大臣，实在看不惯赵高的行为，便说道：“陛下，这明明是鹿，怎么可能是马呢？”但这样的大臣只有几个。
胡亥也不想再争论下去，心想：是鹿是马都无所谓，便退了朝。
事后，赵高就制造了种种罪名，把那些坚持说实话的大臣都关进了监狱。胡亥对此不闻不问，其他大臣一看赵高已经独揽大权，更没有人敢反抗赵高了。
这就是“指鹿为马”的故事。
赵高能够指鹿为马，但他还不满足。他想杀了胡亥，以免对自己不利。
一天夜里，他派女婿闫乐和弟弟赵成去杀胡亥。闫乐带着人直奔后宫，胡亥正在宫中欣赏歌舞，根本没有注意到外边发生的事情。闫乐快刀杀死了门卫，提刀直奔胡亥。胡亥一看傻了眼，连忙躲闪，可是左右的人竟没有一个敢冲上去阻挡。胡亥一看大势已去，拔剑自刎。
赵高杀了胡亥，但他知道自己一旦继位，大臣们，尤其是那些手握兵权的大臣们一定不会服气，虽然能指鹿为马，但是让他们拥护自己成为国君，还为时尚早。
赵高便让胡亥的侄儿子婴继位。
子婴知道只要有赵高在，即使自己成了皇帝，大权也掌握在赵高手里。所以他和两个儿子商议怎么办，儿子献计说：“我们找来韩谈杀了他！”韩谈乃是子婴的心腹大臣，此人武艺十分高强。
到子婴拜祖继位的时刻了，赵高和大臣们都来到祖庙等候子婴。可是子婴迟迟不到，可把赵高气坏了，心想：我把皇位让你坐，你还不客气点，看来我得给你点颜色看，否则以后我怎么独揽大权呢？想到这儿，赵高怒气冲冲地去找子婴。
子婴正伏桌装睡，赵高走上前，怒斥道：“今天什么日子，还在睡觉！”话还未说完，韩谈一刀就砍下了他的人头。
赵高多行不义，结果落得个如此下场。
子婴又派人杀了闫乐，然后召集群臣，拜祖继位。但强大的秦朝到此时已开始走向坟墓，全国各地爆发的农民起义敲响了它的丧钟。
约法三章
赵高“指鹿为马”之时，楚将刘邦率领大军来到昌邑（今山东巨野南），彭越率领几百名渔民来投奔他。刘邦见彭越是员勇将，对他非常赏识。刘邦、彭越攻打昌邑，久攻不下，只得转而进攻高阳（今河南杞县西南）。那里的儒生郦食其（音yìjī）来见刘邦，劝他先攻打陈留（今河南开封东南），他在陈留城内打开城门，使刘邦只付出较小代价就占领了该地。
刘邦带兵攻打颍阳时，张良正在那里攻城略地，就与刘邦合兵一处，夺取了秦国的数十座城池。很快，刘邦大军来到宛城（今河南南阳），接受了南阳郡守的投诚，并封他为殷侯。于是，刘邦兵马所到之处，秦兵争相投降。刘邦也严守纪律，不让士兵扰民。
公元前206年，刘邦大军兵临武关（今陕西丹凤县东南）城下。赵高非常害怕，就发动政变，逼迫秦二世自杀，想与刘邦讲和。赵高对文武群臣说：“现在东方六国都已经重新复国，天下已经不是我们的了，新君不应称皇帝，而应称王。我看胡亥的侄子子婴很贤明，就立他为秦王吧！”
大臣不敢反对赵高，只好同意。子婴知道赵高是个野心极大之人，不可信任，于是在即位那天，故意说自己有病，不能参加登基典礼。赵高亲自去催子婴，子婴指挥手下人，将他杀死。
此时的刘邦，采纳张良之计，故意派郦食其与武关将领讲和。在武关将领表示投降之后，张良又让刘邦发动突然袭击，终于攻下了武关。刘邦带兵到了灞上（今陕西西安市东）。秦王子婴知道自己没有实力与楚军抗衡，只得出城投降。秦朝就这样灭亡了。
刘邦进入咸阳以后，就进入秦国的王宫——阿房宫。将士们纷纷抢夺秦宫的珠宝，只有谋士萧何跑到丞相府，把关于户口、地理的档案收好。
刘邦看到宫中的财宝和美女，非常羡慕秦王的生活，就想留在宫中好好享受一番。刘邦的连襟樊哙（音kuài）闯了进来，说道：“沛公，您是想夺取天下，还是想当富翁？秦王生活奢侈，才丢了江山，您难道想学他们的样子吗？”
张良也对刘邦说：“樊哙的话真好啊！秦王享用无度，害苦了百姓，才会被您灭亡。良药苦口利于病，忠言逆耳利于行，您要听从樊哙的劝告啊！”
刘邦醒悟，就封存秦宫珠宝，带领军队回转灞上。他还召集附近各县的父老，对他们说：“秦朝的法令实在太残酷了，把老百姓都害惨了。现在，我尽废秦法，只与你们约定三条法令：杀人者偿命，伤人者及偷盗者治罪。”这件事被称为“约法三章”。
附近的老百姓得知刘邦的政策如此宽松，非常高兴，都带着好饭好菜来灞上犒劳他的部队。
项羽入关
刘邦占领关中后，项羽让二十万军队作为先头部队，自己带兵在后紧随，浩浩荡荡向关中挺进。
部队来到新安（今河南新安）时，秦国投降的将士们私下里议论：“我们受章邯的欺骗，才归降项羽。现在我们如果真的夺取关中，当然是有功之臣。如果进攻受挫，项羽就会带我们回楚地。那时候，我们的亲人都会被秦国官员所杀，那可怎么办呢？”
项羽知道了这些议论，怕降兵发动叛乱，竟然将20万降兵全部活埋，只留降将章邯、司马欣、董翳三人的性命。
项羽来到函谷关，却发现关口有刘邦的士兵把守，不让他们进关。项羽此时仍有四十万军队，就命部将英布猛攻函谷关，结果攻克关城。
然后，项羽军队继续向关内进军，在戏西（今陕西临潼东北）驻扎下来，项羽本人则带少量军队驻扎在鸿门（今陕西西安临潼）。鸿门距离灞上最近，两地之间只有四十里路。
刘邦手下的左司马曹无伤听说项羽兵多将广，就想投靠项羽，改换门庭。他暗地里派人对项羽说：“沛公（指刘邦）夺取关中后，想在关中称王，用子婴为丞相，独自占有秦国的财富。”项羽非常生气，大声说道：“刘邦如此目中无人，我绝不让他称心如愿。”
谋士范增很得项羽的信任，被尊为亚父。这范增对项羽忠心耿耿，给他分析道：“刘邦这个人喜欢财富，贪恋女色。可这次进咸阳，财宝、美女一概不要。他这是在争取人心，其志实在不小。现在不把他宰了，将来必定是您的大敌！”
项羽说道：“刘邦有什么了不起的？今天歇兵一日，明天我就攻打灞上，把刘邦杀死。也叫众诸侯看看，与我作对能有什么下场！”
项羽的叔叔项伯和张良是好朋友，他看到刘项之争已不可避免，怕张良吃亏，就在这天晚上跑到灞上，要张良赶快逃走，不要跟刘邦一块送死。张良却说：“沛公待我很好，他大祸临头，我无论如何不能坐视不管！”
张良立刻去见刘邦，把他目前的危急情况说了一遍，刘邦听了，非常焦急。张良又问道：“您为什么不让项羽进关，就不怕因此而招来大祸吗？”刘邦说道：“咳！有个读书人鲰生对我说，要想占据关中，就不要让众诸侯入关。我一时糊涂，听了他的话。”
张良说道：“如果项羽来攻打您，您有没有本事打败他？”刘邦说道：“刚才你说项羽有雄兵四十万，而我只有十万军队。众寡悬殊，我实在难以取胜！”张良说道：“项羽的叔叔项伯现已来到灞上。当初他杀了人，是我救了他。凭着这层关系，我能让他见您，您一定要恳求他，或许在他的劝说下，项羽能与您和好。”
刘邦慌忙与项伯相见，并摆上一桌美味佳肴，边吃边谈。刘邦说：“我拿下关中后，就封存府库。专等项将军来查收。我派军队把守函谷关，是为了防备盗贼，绝不是要阻止项将军进关！这其中的误会，希望您能在项将军面前代为解释。明天一早，我就去鸿门向项将军请罪！”席间，刘邦还与项伯结为儿女亲家。
项伯回营后，对项羽说：“现在刘邦为你立了大功，不敢独占关中，专等你接收。你若还去打他，岂不让跟随你打天下的将士们寒心？因此不能带兵打他！”项羽听了叔叔的话，也觉得刘邦立下大功，杀他会被人说成是不义，也就将进攻灞上的想法暂时收起。