項梁死後，楚軍集中於彭城附近，懷王亦移節於彭城。鉅鹿圍急求救於諸侯，懷王擬派兵赴之。宋義自預言項梁之敗而中，以知兵名於楚軍。懷王召他來籌商，聽了他的議論，大爲讚賞，派他爲援趙軍的統帥，稱上將軍，以長安侯項羽爲次將軍，范增爲末將。宋義行至安陽（今河南安陽），逗留四十六日不進，項羽主張急速渡河，與趙軍內外夾擊秦軍。宋義卻主張先讓趙秦決戰；然後秦勝則乘其疲敝而擊之，秦敗則引兵西行，乘虛襲取咸陽。於是嚴申軍令，禁止異動。宋義派其子某爲齊相，大排筵席爲其餞行。是時歲荒糧絀，又適值天寒大雨，士卒飢凍。項羽昌言軍中，責備宋義但顧私圖，不恤士卒，不忠楚王。一天早晨，項朝見宋義，就在帳中把他的頭砍下，號令軍中；說他通齊反楚，奉懷王令把他誅戮。諸將盡皆懾服，共推他爲“假丘將軍”。項羽使人報告懷王，懷王就派他代爲上將軍。自殺了宋義之後，項羽威震楚國，名聞諸侯。
項羽既受了援趙軍統帥之任，立即派二萬人渡河救鉅鹿，先鋒連獲小勝，陳餘又請添兵。項羽於是率全軍渡河。既渡，鑿沉船隻，破毀釜甑，焚燒房舍，令士卒每人只帶三日糧，示以決死無歸還之心。既至鉅鹿，反圍王離，九戰秦軍，絕其糧道，大破之，王離被虜，其部下要將或戰死或自殺。這是二世三年十二月的事。先是諸侯援軍營於鉅鹿城外的，不下十幾個壁壘，都不敢出戰。及楚軍開始進攻，諸侯軍將領皆從壁上觀看。楚兵無不以一當十，吶喊聲動天地，諸侯軍士卒無不心驚膽震。項羽既破秦軍，召見諸侯軍將領，他們將人轅門，個個膝行而前，不敢擡頭瞧望。於是項羽成了聯軍的統帥，諸侯軍將領皆隸他麾下。
是時章邯尚軍於鉅鹿南，外見迫於項羽，內受二世的責備，又見疾於趙高，陷入進退維谷之境。陳餘乘機投書給他，說道：
白起爲秦將，南征鄢郢，北坑馬服（馬服謂趙將馬服君趙奢，此指長平之戰），攻城略地，不可勝計，而竟賜死。蒙恬爲秦將，北逐戎人，開榆中地數千裡，竟斬陽周。何者？功多，秦不能盡封，因以法誅之。今將軍爲秦將三歲矣，所失亡以十萬數，而諸侯並起，滋益多。彼趙高素諛日久，今事急。亦恐二世誅之，故欲以法誅將軍以塞責，使人更代將軍，以脫其禍。夫將軍居外久，多內隙，有功亦誅，無功亦誅。且天之亡秦，無愚智皆知之。今將軍內不能直諫，外爲亡國將，孤特獨立，而欲常存，豈不哀哉！將軍何不還兵，與諸侯爲縱，約共攻秦，分王其地，南面稱孤，此孰與身伏鐵質、妻子爲戮乎？
章邯得書，心中更加狐疑，秘密派人和項羽議降。議未成，項羽連接進擊章邯軍，大破之。章邯遂決意投降。項羽以軍中糧細絀許之。二世三年七月，章邯與項羽相會於洹水南殷虛上（即今安陽殷虛），立盟定約。章邯與項羽言及趙高事，爲之淚下。
第三、劉邦之起與關中之陷
當懷王派定了宋義等北上援趙之際，又派碭郡長武安侯劉邦西行略地，向關中進發。
劉邦，字季，泗川郡沛縣（今江蘇沛縣）人。家世寒微。從小不肯學習生產技藝。壯年做了本縣的泗水亭長（秦制若干戶爲一里，十里爲一亭，十亭爲一鄉）。他使酒好色，卻和易近人，疏財樂施，縣署的屬吏，常給他嘻嘻哈哈的大開玩笑。有一次，縣長的舊友呂公來沛縣作客，縣中屬吏都去拜賀，蕭何替他收禮，聲明賀禮不滿千錢的坐在堂下。劉季騙閽人道：“賀禮萬錢！”實在不名一錢。閽人領了他進來，呂公一見，看了他的相貌大爲驚訝，特加敬重。蕭何笑道：劉季只會吹牛，本領有限。劉季滿不在乎地據了上位，嘲弄座客，言語之間，一點也沒有屈服。酒罷，呂公暗中使眼色留他。客散之後，呂公對他說，生平喜歡看相，看過的相也不少，從未見過他這樣好的相貌，望他自愛。就在這一次敘會中，呂公把女兒許嫁了給他，後來呂婆雖嚴重抗議也無效。
秦朝初年徵各地刑徒赴驪山工作。沛縣的刑徒，由泗水亭長押去。這些刑徒半路逃脫了許多。劉季預計到得驪山時，他們勢必跑個精光。行至豐縣西澤中，停下痛飲；半夜，把剩下的刑徒通通放了，自己也準備逃亡。刑徒中有十幾個壯漢要跟隨他。劉季於是領了這班人匿在芒碭兩縣的山澤岩石之間。他們所以維持生活的方法似乎是不很名譽的，所以歷史上沒有交代。
陳勝發難後，沛縣令打算響應。縣吏蕭何和曹參替他計議，以爲他以秦吏背秦，恐怕沛中子弟不服，不如把本縣逃亡在外壯士召來，可得幾百人，有他們相助，衆人就不敢不聽命了。於是派樊噲去招劉季。這樊噲是劉季的黨羽，以屠狗爲業。劉季率領着部下約莫一百人，跟着樊噲回來，沛令反悔，閉城不納，並打算把蕭曹二人殺掉。二人跳城投奔劉季。劉季射書城上，勸縣人誅沛令起事，否則城破之後，以屠城對付，縣人遂共殺沛令，開城相迎。劉季受父老的推戴爲沛公，收縣中子弟得二三千人。這是二世元年九月的事。此後七個月內劉季轉戰於今獨山湖以西蘇魯兩省相接之境，先後取沛、豐（今江蘇沛縣、豐縣）、碭（今安徽碭山縣）做根據地。替劉季守豐的部將叛而附魏，劉季攻他不下，走去留縣求助於景駒。他始終沒有得景駒的幫助，卻在留縣遇到了張良。張良原是韓國的貴公子，其先人五世相韓，亡國後散家財謀報國仇。秦始皇在博浪沙遇刺，那兇手就是他所買的。這時他領了一百多個少年，想投景駒，遇了劉季，情投意合，便以衆相從。後來楚懷王既立，張良說動了項梁，更立故韓公子韓成爲韓王，只得辭別劉季，往佐韓王。
景駒敗死後，劉季往見項梁，項梁給他補充五千人。他得了這援助，才於二世二年四月把豐縣攻下。從此劉季歸附了項梁。他和項羽似乎很相得，兩人總是共領一軍出戰或同當一面，像是形影不離的。據說當懷王派劉季西行時項羽也請求同往，只是懷王左右的老將們極力反對。以爲項羽彪悍殘暴，是屠城的能手。關中人民，久苦苛政，可以德服；他一去，反失人心。惟有劉季，忠厚長者，可勝宣撫之任。懷王因此不許項羽和劉季偕行。
宋義、項羽等北上救趙之軍和劉季西進之軍，同於二世二年閏九月（當時稱後九月）分途出發。劉季轉戰於今豫東豫南，取道南陽以向武關。這時秦的兵力被吸在河北，這一路的楚軍並未遇着勁敵。劉季從洛陽南下，復與張良相會。先是，張良同了韓王領兵千餘，西略韓地，取了數城，又被秦軍奪回，只得在穎川一帶作游擊戰。至是，領兵與劉季合，佔領了韓地十餘城。劉季令韓王留守陽翟，而同了張良前進，略南陽郡。郡守兵敗，退守宛城。劉季便越過宛城而西。張良諫道：現在雖急於入關，但關中兵尚衆，且憑險相拒，若不攻下宛城，腹背受敵，這是危道。劉季便半夜隱匿旗幟，繞道回軍，黎明，圍宛城三匝。南陽守以城降，劉季封他爲殷侯。
由此西至武關，一路所經城邑紛紛迎降。二世三年八月武關陷。是月，趙高弒二世，使人來約降，劉季等以爲詐，繼進。九月嶢關陷。劉季初欲急攻嶢關。張良以爲守將乃屠戶之子，可以利動。於是楚軍一面派人先行，預備五萬人的餐食，並在山上多樹旗幟爲疑兵；一面派人拿重寶去說守將，守將果然變志，願和楚軍同入咸陽。劉季將要答應他，張良以爲只是守將要反，怕士卒不從，不從可危，不如乘其怠懈進擊。劉季依計遂破嶢關。是月秦軍再戰於藍田南，復大敗。次月劉季入咸陽。先是趙高既弒二世，繼立其侄子嬰，貶去帝號，稱秦王，子嬰又襲殺趙高。至是，子嬰以繩繫頸，乘素車白馬，捧着皇帝的璽印，迎接劉季於霸上（長安東十三裡）的幟道旁。
秦歷以九月爲歲終，而秦歷可說是終於二世三年九月。後此五十四個月，即四年半，劉季乃即皇帝位，漢朝乃開始。中間紀事，系年系月，甚成問題。若用公元，年次固可約略相附，但月分則尚無正確的對照。漢人以二世三年之後爲漢元年；漢初沿秦曆法，以十月爲歲首，故以漢元年十月接秦二世三年九月。但此時尚無漢朝，何有漢年？今別無善法，只得依之。
第四、項羽入關中的經過
劉季到了咸陽，看着堂皇的宮殿，縟麗的帷帳和無數的美女狗馬珍寶，便住下不肯出。奈不得樊噲和張良苦勸婉諫，才把宮中的財寶和府庫封起，退駐霸上，以等待各方的領袖來共同處分。他又把父老召來，宣佈廢除秦朝的苛法，只約法三章：“殺人者死，傷人及盜抵罪。”人民大喜，紛紛送上牛羊來犒軍，劉季一概辭謝不受。
項羽既定河北，率楚軍諸侯軍及秦降軍西向關中，行至新安，聞秦降卒有怨聲，慮其爲變，盡坑之。
當初懷王曾與諸將約，誰先入關中，即以其地封他爲王。劉邦因此以關中的主人自居。而項羽西進之前已封了章邯爲雍王（秦地古稱雍州），大有否認懷王初約之意。劉季聞訊，派兵守函谷關，拒外軍入境，同時徵關中人民入伍以擴充實力。