巨鹿被围
前文我们交代了，楚怀王熊心双管齐下，派遣两路军队，一路北上救赵，一路西行灭秦。
这个时候，赵国的君主是赵歇，国相是张耳，大将军是陈馀。
此时章邯已率军攻下了邯郸城，将邯郸的百姓全部迁移到了河内，并将邯郸的外城夷为平地，采用坚壁清野的战术，打算一举平定赵地。
张耳与赵王歇逃亡到了巨鹿城（今河北省邢台市平乡县），秦将王离率领长城军团南下将巨鹿城团团包围。陈馀未被包围，他转而北上，收编了逃散的赵军，得到几万人马，驻扎在巨鹿城的北边。
章邯带领军队驻扎在巨鹿城南面的棘原，在那里修筑甬道，以便给王离的军队供应粮草。王离的军队兵多粮足，他们对巨鹿城展开了猛烈的进攻。
而巨鹿城内兵少粮尽，张耳先后几次派人冲出包围命令陈馀带领军队前来救援，陈馀却认为自己势单力薄，无法抵抗章邯与王离的二十万秦军，于是不敢前去救援。赵王歇和张耳只得写信给其他反秦诸侯寻求救援。
宋义领兵
担任此次北上救赵任务的军队统帅是宋义。
当初，宋义在路上所遇到的齐国使者高陵君显，在见到楚怀王熊心时说：“宋义认为武信君项梁的军队一定会失败，过了几天，项梁果然战败被杀了。宋义这个人真的是精通兵法啊，军队还没有作战就已经预先知道了失败的征兆，这个人可真是个人才！”
熊心听了高陵君显的举荐，便召见宋义前来议事，与他交谈过后，熊心非常赏识他，就任命他担任上将军，负责率军北上救赵。同时任命项羽担任次将，范增担任末将，楚国各路将领都隶属于宋义麾下，宋义号称“卿子冠军”。
大军行进到安阳，宋义便命令军队停留驻扎，并且一直停留了四十六天都没有前进。
项羽见此情形，对宋义说道：“秦军已经把赵王围困在巨鹿了，我们应该赶快渡河，从外面进攻秦军，赵军在里面接应，内外夹击一定可以打败秦军。”
宋义答道：“我们应该先让秦、赵两军相斗。就算秦军取胜，他们也一定会很疲劳，此时我们可以利用对方的这一弱点再发动进攻；如果秦军不能取胜，则巨鹿之围自解，我们就领兵西进，灭掉秦国。”
宋义接着说道：“如果是身披甲胄，手执利刃，冲锋杀敌，我比不上你项将军；但是要论静观形势，谋划策略，把控全局，你就不如我了。”
于是宋义向全军下令：“凡是凶狠执拗，桀骜不驯，不听从指挥的人，一律斩首！”显然，这个命令就是针对项羽的。
宋义派他的儿子宋襄前去齐国做官，并亲自把宋襄送到齐国的无盐县，设酒宴大会宾客，完全不顾士卒，不顾军情。而此时正当天气寒冷，天降大雨，士卒们正在挨饿受冻。
项羽夺权
对于宋义的种种做法，项羽早就看不惯了，他早就想杀宋义而代之。
项羽对身边的其他将领说道：“我们本来要合力攻打秦军，现在却长时间停留在这里不前进。如今遇到饥荒，百姓贫困，士卒只能吃芋头和豆子，军中没有存粮，而宋义那厮却设酒宴大会宾客！不去和赵军合力攻打秦军，却说‘要利用对方的弱点’。凭借秦国的强大，进攻刚建立不久的赵国，赵国一定会被灭掉。赵国被灭掉后秦军只会更加强大，还有什么弱点可以利用呢！”
项羽接着说道：“怀王将国内的全部兵力全都交给了宋义，国家的安危就在这一战了。现在他不体恤士兵，却以权谋私，为儿子走后门，我们跟着他迟早要完蛋！”
第二天清晨项羽进帐以拜见宋义为名，就在上将军的军帐中砍下了宋义的人头。
上一次被砍的是秦朝会稽郡守殷通。殷通和宋义的人头成就了霸王后来的勇猛。
项羽拿着宋义的上将军官印，走出军帐对众位将士说道：“宋义和齐国谋划，想要出卖楚国，怀王暗中命令我将他诛杀！宋义现已伏诛，众位将士当勠力攻秦！”
众人皆被慑服，没有人敢于反抗。大家也都觉得宋义是个窝囊废，而项羽却英气勃发，于是都说：“创建楚国政权的，是项将军一家，现在理应由项将军来领导我们！”
众将士共同推举项羽为代理上将军。项羽派人追赶宋义的儿子，追到齐国将他杀死；并派手下将领桓楚向楚怀王熊心报告，熊心无奈之下只能接受现实，任命项羽为上将军。
项羽袭杀宋义的举动再次改变了楚国的权力结构。他等于是公然的和熊心撕破了脸皮，取代了他叔叔项梁之前的地位，楚国再次由项氏掌权，熊心再次沦为傀儡。这也为后来项羽让人暗中杀害熊心埋下了伏笔。
破釜沉舟
率领义军与秦军决战的重担落在了项羽身上，此时项羽面临的形势非常严峻。秦将章邯和王离可都不是好惹的，并且冤家路窄，项羽的叔叔项梁正是被章邯打败所杀；而在更早之前，秦国大将王翦打败了项羽的爷爷项燕，项燕因此自杀身死，王离正是王翦的孙子。此时，仇人见面分外眼红！
项羽下定决心，与秦军决一死战！
项羽派手下将领英布和蒲将军率领士兵两万人先渡过黄河做试探性进攻，他们与秦军打游击战，取得了一些胜利。在城外的陈馀又再次向项羽请求援兵，于是项羽率领全军渡过黄河。
项羽下令：全军凿沉船只，砸破炊具，烧毁营舍，只携带三天的口粮，不破秦军绝不生还！（乃悉引兵渡河，皆沉船，破釜甑，烧庐舍，持三日粮，以示士卒必死，无一还心。）
项羽率领军队以迅雷不及掩耳之势直奔巨鹿，击败了章邯部保护甬道的秦军，断绝了王离部的粮道，包围了王离的军队。项羽的决心和勇气，也对将士起了很大的鼓舞作用，楚军个个士气振奋，以一当十，越战越勇。经过九次激烈的战斗，楚军终于打退了章邯，活捉了王离，杀死了秦将苏角，秦将涉间不愿投降，举火自焚。其他的秦军将士有的被杀，有的被俘，也有的逃走了，围困巨鹿的秦军就这样被摧毁了。
这个时候，项羽所率领的楚军勇冠诸侯。其他救援巨鹿的各诸侯军在附近安扎下了十几处营寨，但是却没有人敢轻易出战。当楚军和秦军交战的时候，其他诸侯军的将领都在营垒上观战。只见楚军士兵无不以一当十，喊杀声惊天动地，各诸侯军没有不胆战心惊的。
打败了秦军以后，项羽便召见各路诸侯军将领前来会面。这些将领们进入辕门的时候，没有一个不是跪在地上爬着前行的，谁也不敢仰视项羽。
从此以后，项羽开始成为诸侯联军的上将军，各路诸侯都听命于他。（于是已破秦军，项羽召见诸侯将，入辕门，无不膝行而前，莫敢仰视。项羽由是始为诸侯上将军，诸侯皆属焉。）
章邯归降
章邯被项羽打败后领军退守棘原，项羽率军驻扎在漳水以南，两军隔水对峙。
两军还没有交战，章邯却因为害怕而多次退军，秦二世胡亥派使者责备章邯。章邯心中惶恐，便派军中长史司马欣前往咸阳向朝廷请示。
来到咸阳后，司马欣在皇宫的外门等待了三天赵高都没有接见他，颇有不信任之意。司马欣也很害怕，他知道此时正是赵高乱政之时，咸阳城乃是非之地，不可久留。于是他急忙又返回军中，他害怕赵高会派人追杀他，没敢走原路，而是选择走了一条偏路。也辛亏司马欣机灵，赵高果然派了人去追杀他，当然也没有追上。
司马欣回到军中，向章邯报告说：“现在赵高在朝中当政，此人乃是卑鄙小人。如果我们作战能够取胜，赵高一定会嫉妒我们的功劳；如果我们不能取胜，回到朝中一定免不了一死。还请将军早作打算！”
前文我们提到，司马欣在担任栎阳狱掾的时候，曾经救过项梁一名，算是对项氏有恩，他早就想投降项羽了。
陈馀也写信劝章邯道：“白起担任秦将，为秦朝南征北战，攻城略地，战功赫赫，可最终结果却是被秦昭襄王赐死；蒙恬担任秦将，向北驱逐戎狄，开辟榆中几千里的疆土，最后却在阳周被斩杀。这是为什么呢？因为他们功劳太多，秦国不能尽封，就罗织罪名诛杀他们。现在将军您担任秦将已经三年了，所损失的士卒数以十万，而反秦诸侯的军队却越来越多。那个赵高一向谄谀，眼下形势危急，他也担心秦二世会诛杀他，所以赵高想要诛杀将军来推卸责任。将军长期在外征战，与朝中的大臣多有隔阂，有功会被诛杀，无功也会被诛杀。况且秦国灭亡那是迟早的事，无论是愚蠢的人还是聪明的人都明白这个道理。现在，将军在内不能直言进谏；在外即将成为亡国之将，孤立无援，独难存活，这难道不可悲吗！将军为什么不与诸侯军联合，相约共同攻打秦国，大家一起瓜分秦国的土地，将来南面称王。这与自己俯身被杀相比，哪个更好呢？”
是战是降？此刻章邯依然犹豫不决，他决定先暗中派人到项羽军中谈判。在谈判的过程中，项羽就派蒲将军领兵渡过漳水去与秦军交战，想以战促和。果然，章邯再次被打败，其后项羽亲自率领全军将士进攻秦军，再次大破秦军。
章邯决定归降诸侯军，他派人去见项羽，想要缔结盟约。项羽与各路诸侯军的将领召开军事会议，说道：“我们连续几年与秦军征战不休，士卒多有伤亡，百姓疲乏。加上目前军中粮少，我打算接受章邯归降，与他缔结盟约。”
于是项羽就与章邯约定日期在洹水以南的殷虚见面，订立盟约。章邯见到项羽，哭着倾诉赵高的种种无耻行为。项羽就立章邯为雍王，司马欣为上将军，将他们安置在楚国的军队中，让归降的秦军在前面领路西进，前往关中。
坑杀降卒
诸侯军的将士们在过去都苦秦久矣，他们有的曾经去咸阳服过徭役；有的曾经屯戍边疆而路过秦地，遭到秦朝官兵的无故殴打与虐待。诸侯军们都对秦朝的将士恨之入骨。
现在秦军投降了诸侯军，诸侯军的将士们就趁着这个机会羞辱秦军官兵，就像对待奴隶和俘虏一样役使他们，以报此前之仇。
秦军官兵都在私下议论说：“章将军等人欺骗我们投降诸侯军，没想到我们却要受这样的窝囊气！如果能够入关攻破咸阳，当然很好；假如不能攻破咸阳，诸侯军一定会俘虏我们到关东去，那么秦朝一定会将我们的父母妻儿全部处死！”
各诸侯军将领们隐约听到了这些议论，便把情况报告给项羽。项羽召来英布和蒲将军谋划道：“秦朝降卒人数众多，他们心里不服，而关中是他们的根据地，如果到达关中他们却不听号令，事情就危险了。为了免除后患，不如我们现在就将他们全部杀死，只与章邯、司马欣、董翳进入秦地！”
于是项羽命令楚军，夜间在新安城南，将秦军降卒二十万人全部坑杀。
对于项羽坑杀降卒的行为，历史上多有批评，这体现了他残暴不仁的一面。他的这种行为只会把关中地区的老百姓推向自己的对立面。
与此形成对比，刘邦却在关中实行仁政，安抚百姓，正好顺应了民心，为后来的楚汉战争创造了良好的群众基础。