在全國一片反秦運動中，以前燕、趙、齊、魏等諸侯國的舊勢力相繼恢復了原來的國家。秦朝已經四分五裂，隨時都有可能滅亡。項梁率軍打了好幾次勝仗，在贏得他人稱讚的同時，自己也驕傲起來。
公元前208年，項梁帶領大軍一鼓作氣朝咸陽逼近，秦國將軍章邯奮力抵抗，但項梁勇猛善戰，加上起義軍個個士氣高漲，秦軍被打得節節敗退。東阿（今山東陽谷東北）、濮陽（今河南滑縣東北）、定陶（今山東省菏澤市南）相繼被起義軍佔領。而這時劉邦也帶著大批人馬來投靠楚懷王，駐紮在定陶的項梁立刻派項羽和劉邦前來支援，並讓兩人繼續朝咸陽進攻。項羽和劉邦不負眾望，在交戰過程中殺死了秦朝將領李由。眼看秦軍所剩無幾，章邯急忙跑到咸陽重新徵集軍隊，準備趁項梁疏忽大意的時候打他個措手不及。項梁因為過分輕敵的原因，不幸死於戰爭之中。楚軍失去了首領，頓時變得人心惶惶，章邯乘勝追擊，把項羽、劉邦等人逼到彭城（今江蘇徐州），眾人無奈，只好死守彭城。
章邯眼見項梁被殺，楚軍變得委靡不振，便以為事情盡在他的掌握之中，於是抽調大批軍隊來到黃河以北的地方，這兒正是新成立的趙國所處的位置。章邯把新任趙王趙歇打得落花流水，趙歇最後退居到巨鹿（今河北邢台），章邯久攻不下，只能把巨鹿圍個水洩不通。隨後章邯又把軍隊一分為二，一部分由自己帶領在巨鹿附近囤積糧食，剩下的則由王離領著繼續圍攻巨鹿。
城裡的趙歇急得團團轉，而城外聞訊趕來的齊國、燕國軍隊卻因為懼怕秦軍的實力而不敢出手相救，趙歇只好派人向楚國求救，楚懷王得到消息後立刻委派宋義和項羽、謀士范增一起帶軍北上。
公元前207年，宋義帶領楚軍趕去增援趙國，雖然他是大將軍，卻是貪生怕死的人，全憑自己能說會道才博取了楚懷王的認可。宋義從沒想過要和秦軍打仗，因此在軍隊到達安陽（今山東曹縣東）的時候，他便下令不走了，而且一停就是四十幾天，不管將士們怎麼提議，他都按兵不動，每天只在軍營裡喝酒消遣。
最後，項羽怒氣沖沖地跑來找宋義，非要他出兵。宋義勃然大怒，罵項羽以下犯上，並聲稱一切軍中事務必須聽從自己的安排，要是有誰膽敢違抗的話，一律按殺頭罪論處。項羽不服，直說宋義不配做將領統帥，宋義冷冷地指責項羽只是一介莽夫，不懂得行軍打仗的策略，項羽憋著一肚子怒氣，只好無奈地走出營帳。
沒想到第二天一早，項羽就穿著全套盔甲出現在宋義面前，他最後一次問宋義出不出兵，宋義仍然不同意，於是項羽拔劍一揮，宋義的人頭應聲落地。接著項羽便向全軍宣佈由他頂替大將軍的位子，並吩咐將士們做好出戰準備。
項羽首先派英布和蒲將軍帶領一部分軍隊先抵達巨鹿，自己則留在河邊觀看局勢。王離想著章邯就在不遠處駐守，周圍諸侯國的援兵也不敢輕易朝自己發動進攻，楚國的軍隊雖然過了河，想必他們也和別國一樣，只能乾著急，不敢輕舉妄動。城裡的趙王歇更是著急，糧食越來越少，如果再得不到援助，恐怕就要餓死在城裡了。
可是英布和蒲將軍一渡過河就朝王離的軍隊撲來，秦軍還愣在那裡不知所措，楚軍早就殺紅了眼。王離萬萬沒想到楚軍竟敢如此大膽，他過於輕敵了。秦軍沒抵抗多久就敗下陣來，英布便馬上下令停止戰鬥，把軍隊全部帶到河邊。他這麼做，一來可以引誘王離和章邯的部隊，二來也能幫助項羽順利渡河。項羽聞聽英布和蒲將軍打了一場勝仗後，喜不自禁，他決定再次出其不意發動進攻，不給秦軍思考和休整的機會。項羽率軍渡河，然後命令全軍士兵隨身只攜帶三天的乾糧，把所有船隻和煮飯的鐵鍋都打破沉到河底。士兵們一看，知道這場仗一定要贏，個個都精神抖擻，士氣高漲，定要與秦軍拚個你死我活。
項羽首先和范增商量先去攻打王離，把運輸糧草的通道堵住，趙國也隨即解放出來，范增則帶著一部分軍隊去圍攻章邯，但不要正面衝突，等王離的軍隊被消滅後，再率領全軍一舉拿下章邯。於是英布和蒲將軍帶著人馬把運輸糧草的秦軍控制住了，項羽帶兵去攻打王離，范增在章邯的駐守地替楚軍主力打掩護。
項羽和王離的軍隊交戰了好幾回，終於項羽大獲全勝，俘虜了王離，然後項羽和英布等人跑去增援范增。隔著很遠的距離就聽到士兵喊聲震天，項羽走近一看，才發現楚軍士兵都在擂鼓吶喊，一旦秦軍出動，就停止擊鼓。三番五次之後，章邯頓覺楚軍有詐，正好此時一個探子來報，說圍困趙國的軍隊全軍覆沒，將領被擒。章邯急得率軍朝巨鹿趕去，沒想到項羽早已守候在軍營不遠處。項羽一見章邯，就想到叔父項梁的死，兩個人很快就廝殺起來。章邯畢竟不是項羽的對手，幾個回合之後，秦軍便落了下風。項羽是越戰越猛，楚軍士兵也不堪示弱，秦軍被打得抱頭鼠竄，章邯也落荒而逃。
項羽兵勝之後並沒有接受趙國的邀請，而是坐在軍營裡接待各國諸侯將領和士兵。諸侯國的軍隊本來戰戰兢兢不敢上前幫助被困的趙國，後來看到楚軍奮勇殺敵的場面，尤其是看到項羽勇猛的氣勢，每個人都被震得說不出話來，從此之後，各國將領不約而同地對項羽心生敬畏。