章邯打垮了项梁的军队后，楚地有名将领都已经死了， 章邯以为楚地的余众不用担心了，就渡过黄河，北进攻打赵地，王离军对赵国实行拉拢政策，诈为二世书以招赵将李良。李良因为赵王武臣的姐姐对其无礼，杀掉武臣的姐姐，投靠秦军，击杀武臣。后来为张耳、陈余击败，投靠了章邯。章邯抓住这个机会出兵，击败赵军，王离军趁机包围赵王于巨鹿。章邯军扎住其南部，形成夹击之势。章邯命令王离、涉间围攻巨鹿， 章邯驻扎在巨鹿的南面，修筑甬道输送粮食。陈余作为赵军将领，统率士卒数万人驻扎在巨鹿城的北面。
此时关外之地：黄河之南布满秦军势力，只有少部分魏的残余势力。王离带领着边防军进攻河北之地赵国，更北边盘踞着势力弱小的燕国。田荣因为刚为秦军所败，又怨恨楚赵不杀田假田角，所以龟缩齐地，拥兵自保 。当时的秦朝廷正为权利斗争而生死相搏，灭诸侯义军的大任自然就落在章邯的身上，章邯作了一个大的战略决定，北上汇合王离军，拿下整个赵国。赵王派使者向楚怀王以及各国诸侯求援。当时秦军十分强大，救赵诸军驻扎在巨鹿城北，没有人敢前去迎战。 项羽为报秦军杀叔父项梁之仇主动请缨，于是楚怀王便以宋义为上将军，项羽为次将，范增为末将，率军六万余北上以解巨鹿之困。援赵大军进至安阳后，宋义决定坐山观虎斗，让赵军先消耗秦军有生力量，之后再进攻秦军，于是逗留四十六天不前进。 项羽不满宋义的做法并杀死了他。楚怀王遂封项羽为上将军，并令黥布和蒲将军两支楚军也归其指挥。巨鹿之战中，秦军被项羽击败，秦军退却。章邯退至棘原驻扎，项羽驻扎在漳水南岸，两军相持，没有交战。前207年，赵高做了丞相， 因秦军的退却，二世派人责让章邯。章邯恐惧，派长史司马欣去请示。 司马欣到了咸阳，留在司马门三天，赵高不接见，有不信任之意。长史司马欣心里害怕，急忙逃回军中。他怕有人来追杀，没有敢走原路。赵高果然派人追杀他，没有追上。
司马欣到了军中，向章邯报告说：“赵高居中用事，下面的人不可能有所作为。如今仗能打赢，赵高必定嫉妒我们的功劳；仗打不赢，免不了被处死。希望将军深思熟虑。 ”陈余也送给章邯一封信说：“白起为秦将，攻城略地，不可胜数，而最后竟然赐死。蒙恬为秦将，北逐匈奴，开辟榆中几千里的地域，最终竟然斩于阳周。为什么呢？功劳太多，秦不能按功行封，因此罗织罪名，用国法杀死他们。如今将军为秦将三年了，所损失的士卒以十万计，而诸侯军同时并起，越来越多。那个赵高见眼下形势危急，所以打算用法杀死将军，借以推卸责任，将军何不倒戈与各路诸侯联合，签订和约，共同攻秦，割地为王，南向而坐，称孤道寡。”章邯派人去见项羽，打算订立和约。项羽就与章邯订期在桓水南岸殷墟相见。已经缔结了盟约，章邯见到项羽，涕泪交下，向项羽诉说赵高的种种行径。项羽就立章邯为雍王，安置在楚军营中，使长史司马欣为上将军，率领秦军为先行部队。赵高在得知章邯投降项羽后，便以秦二世为替罪羊杀掉他，去帝号，另立子婴为秦王，子婴害怕赵高害他便与两个儿子谋划在赵高来他家接他进宫时杀掉赵高。刘邦的大军向武关进发。大军来到武关城下时，其守将想到秦朝的大将王离已败，章邯已降，大势已去。如今刘邦大军骤至，守关的残兵败将根本难以抵御。便干脆打开关门将刘邦大军迎了进来。刘邦没想到一座雄关就这么兵不血刃地拿了下来，眼看前面就是峣关，便下令督促大军直通峣关。
刘邦派兵在峣关对面的山上，遍插沛公旗帜以为疑兵，让他们有如临大敌的感觉，先摧垮他们的士气。另外，现今秦将眼见秦大势已去，灭亡在即，早已斗志涣散，各谋前程。于是，刘邦率主力绕过峣关，悄悄翻越蓝田东南面的蒉山，突然出现在秦军背后，在蓝田的南部大破秦军，并进一步占领蓝田，这样峣关的后路被切断，前后夹击，不攻自破。于是关中大门洞开，秦都咸阳已无险可守，秦王子婴不得已出城投降刘邦。
