项梁死后，牧羊人出身的楚怀王利用时机，上演了一系列操作，这是没有成熟的政治经验根本难以做到的，足见其极具才能。第一步，也是最重要的一步，便是收回军权，由自己统领。当时楚军山头林立，如何区别对待，他都有深刻的考虑。
一天，楚怀王将全军文臣武将召集到一起，并宣示：“先入定关中者王之。”意思就是谁能第一个攻入到秦军的都城咸阳城的，我就封他为王。在秦末，除了王孙贵胄有可能为王，平民百姓想要靠自己的力量分封疆土、自立为王，几乎是不可能的事。所以，楚怀王先给大家画一个大饼，这对于大家来说太有**力了，但是谁也没认真，因为当时秦兵正盛，不过沛公刘邦当真了，而且还决定这样做。
秦军在杀死项梁后，也没有闲着，项梁的死让章邯感到无比畅快，但是他这次也犯了轻敌的毛病，认为项梁一死，楚军已不足为虑，于是，他决定率军先去攻打总爱给秦军“惹事”的赵国。赵国在听说自己成为秦军攻打的首要目标时，举国震惊和恐惧，赵王派兵到黄河边上阻止秦军继续北上，但对于势如破竹的秦军来说，这点抵抗简直是隔靴搔痒，脆弱的赵军很快败下阵来。秦军每攻下一座城池，就将百姓迁到秦国，然后将城池夷为平地，所以秦军所过之地，几乎寸草不生。赵王被打得毫无还手之力，只好与文臣武将龟缩在巨鹿城（今河北平乡），秦军则派名将王离将巨鹿城围得水泄不通，赵国进入生死存亡之际，无奈的赵国只好又求助于其他国家。
楚怀王也收到了求救函。这个时候的楚国，已经重新召回了在外的军队，退守到了彭城。楚怀王和手下群臣商议营救赵国的事情，大伙都觉得，全国起义军是一家，应该去救，接下来的问题就是，怎么救，谁去救？
最后，楚国决定兵分两路，一路大军以宋义为主帅，项羽为副将，去巨鹿救赵。另一路人马，以刘邦为统帅，直接向西奔咸阳方向而去，他们的任务主要是分散秦军的注意力，配合宋义、项羽的主力部队作战。为了鼓舞士气，两路大军约定好，只要打得顺利，就一鼓作气杀到咸阳，谁先进咸阳，就为关中王。
花开两朵各表一枝，咱们单说宋义、项羽这支军队，那是浩浩****奔巨鹿而去。这个时候的赵王军队，已经要顶不住了，虽说燕齐两国的大军早就赶到了，可看到秦军那铺天盖地的军营，都吓得不敢往前凑，撤军又不好意思，只好离秦军远远的扎下营帐，那意思，只要见事不好，随时可能逃跑。
赵王现在只能指望楚国的军队了，可没成想，楚国也指望不上了，这是因为这个宋义将军当初在楚怀王面前，是完全靠自己的口才赢得了信任，现在真的上战场，哪有这个实力？
于是，宋义下令，诸位将士就在这里扎下营寨。
士兵们这一休息就是四十多天，这可急坏了总想为项梁报仇的项羽，他经常去询问主帅，什么时候能出发打仗？可宋义总是借口托辞，也就是所谓的时机未到。时间就这么一天一天地过去了，项羽的耐心也在一点点地耗尽。
有一天项羽有点上火了，他又去找宋义请命：“主帅，所谓救兵如救火，现在赵王是危在旦夕，我们应该马上率兵渡过黄河，与赵王来个里应外合，肯定能一鼓作气打败秦军。”
谁知，宋义完全置若罔闻，然后对项羽不冷不淡地说：“项将军，要说在战场上冲锋陷阵，我不如你，可要说出谋划策，你可比我差远了。”项羽听完，气不打一处来，但是暂时也没有想好对策，只好强压怒火，回了自己的营帐。
再说宋义，目送着项羽出营帐，他心里不免后怕，因为项羽是出了名的杀伐果断，而且心狠手辣，于是，他起草了一份军令，怕的就是事情生变，军令大致内容是：全军将士听令，当兵的打仗就要有个打仗的样子，上了战场就要像猛虎一样拼命，可在军队之中，大家都要服从主帅的命令，谁敢不从，提头来见！这份军令，摆明了就是冲着项羽来的，可宋义万万没有想到的是，项羽的耐心已经到了底线，他的这份军令彻底激怒了项羽。
过了几天，一大清早，宋义原本在营帐之中喝酒，突然，一个身影闯了进来，此人身材魁梧，全副武装。宋义吓得一哆嗦，酒杯一歪，酒洒了一大腿，他定睛一看，原来是项羽。还没等宋义发脾气，项羽就冲他喊了起来，主帅，我要马上起兵救赵！
宋义定了定神，这才缓过劲来，看到对自己兴师问罪的项羽，他猛地站起，然后一拍桌子，质问项羽为何不听军令，但话未说完，项羽一个箭步窜到近前，大吼一声，我要借你的人头当军令，说完挥起宝剑，宋义人头落地。
项羽拎着宋义的人头走出营帐，外面的人看项副将满身血迹，正觉得纳闷，再一看，他手里分明是主帅的人头，众人皆是大惊失色，不知如何是好。项羽心中早有准备，他不慌不忙站上一个高台，大声呼喊：“诸位，宋义是个懦夫，是个无能将军，我们本是听命前去救赵国，可是他贪生怕死不敢进军，楚王给我密旨，要我除掉宋义，带领大伙攻打秦军，解救赵国。”大伙看那项羽手提人头，凶神恶煞一般，再说，宋义平时对他们也没什么恩情，一个个也就表示，愿意听从项将军的指挥。
项羽当上主帅后，经过一番思考，把将士们召集到一起，宣布：“诸位，我们就要出发了，请大家带足三天的口粮，记住，只能带三天的，不要多带。然后，砸碎你们做饭的锅。”听完项羽的话，士兵们都认为项羽在疯言疯语，为什么要砸自己饭锅？
项羽看出了大伙的疑虑，继续说：“你们不要怀疑我的决定，我让你们只带三天的粮食，是为了让你们轻装上阵，快点赶去救赵国，砸碎锅，也是为了减轻你们的行军负担，三天之后，哪个想吃饭，就去章邯的大营里做吧！”
士兵们虽然还是不明就里，但是项羽已经下令，也不敢违抗他的命令。在新主帅的带领之下，楚军很快就渡过了河，刚一过河，主帅的新命令又下来了，砸沉所有的渡船，烧掉所有的行军帐篷。大伙一听就明白了，这是断了我们的退路了，不用问，问了项羽肯定要说，要想睡觉，就去章邯的大营睡吧。这回是彻底没有退路了，为了有地方吃饭、睡觉，我们只有拼命就是了。项羽就率领着这么一群抛弃了生死的士兵，向秦军发起了进攻。
虽说楚军个个抱着置之死地而后生的态度前来应战，但秦军亦如是，于是，双方军队就在巨鹿展开了激战，只见沙场之上，烟尘蔽日，杀声震天，昏天暗地，血流成河，双方足足打了九次。最后，拥有更凶残主帅的楚军占了上风，活捉了王离，杀死了秦将苏角，秦将涉间举火自焚，其他的秦军将士有被杀的，也有逃走的，围困巨鹿的秦军就这样瓦解了。
此时，楚军的雄威压倒了诸侯军，援救巨鹿的诸侯国的军队有营垒十多座，却都不敢发兵出击。待到楚军攻打秦军的时候，诸侯军的将领都在营垒上观战。见楚军士兵无不以一当十，喊杀声惊天动地，诸侯军人人都惊恐不已。这样打败了秦军后，项羽便召见诸侯军将领。这些将领们进入辕门时，没有一个不是跪着前行的，谁也不敢仰视。项羽从此成为诸侯军的上将军，各路诸侯都归他统帅了。
巨鹿之战是秦末农民战争所取得的一场巨大胜利。它基本上摧毁了秦军的主力，扭转了整个战局，奠定了反秦斗争胜利的基础。经此一战，秦朝已名存实亡。而项羽破釜沉舟，在各诸侯军龟缩于壁垒中时带头以楚军猛攻秦军，带动诸侯联军歼灭秦军主力，如此的战果令无数后世人对其充满了好奇与景仰。
明朝学者茅坤认为巨鹿之战是“项羽最得意之战，太史公最得意之文”。
项羽在取得了巨鹿之战的胜利后，决定马上去“追赶”刘邦。刘邦一路顺风顺水，率军北攻昌邑、开封、下陈留（今开封陈留镇），与秦将杨熊会展于白马（今河南滑县东北，又战于曲遇，大破秦兵，随后，他南攻颍川（今河南禹州市境），北攻平阴，克定秦朝南阳郡，秦南阳郡守退守宛城（今河南南阳市）。
这是一场刘邦和项羽的咸阳争先赛，刘邦为了争取时间，本打算绕过宛城继续西进，但此时，张良告诉他：“如果我们这次绕过宛城，那么，万一后面宛城的秦军从后面包抄，我们可就真的没有退路了呀。”听了张良的建议，刘邦决定攻下宛城，此时，死守宛城的南阳郡郡守见大势已去，赶紧差人去找刘邦请降：“如果你能接受我的臣服，那么，我的军队都归你所有，但是你要保留我的职位，我一投降，其他城池也会相继投降的。”刘邦采纳了他的建议，随即写信给楚王，对这位南阳郡郡守加官晋爵。后来，果然如这位郡守所料，刘邦继续用这种政策，个个城池都开城门投降，沿途百姓也都夹道欢迎，刘邦觉得自己离目标越来越近了。