在刘邦一路招贤纳士、破关斩将、顺利西进的同时，北上救赵的楚军也取得重大胜利。
这北上救赵的楚军，本是宋义为上将军，项羽为次将，范增为末将，指挥大权完全掌握在宋义的手中。其实，宋义是个贪生怕死的无能之辈。他知道围攻巨鹿的是秦军劲旅，又有秦将章邯指挥，所以率部走到安阳（今河南安阳西南）的时候，便命令全军安营扎寨，原地休息。这一住就是四十多天，宋义每天只是在帐中饮酒作乐，不再提起进兵救赵的事。
性情暴烈的项羽可实在忍耐不住了，便来见宋义，道：“如今秦军围攻巨鹿，赵王危在旦夕。我们应该赶忙率兵渡过黄河，与赵军里应外合，大破秦军！”
宋义斜着眼瞥了项羽一下，轻蔑地说：“你哪里懂得兵法的妙用！如今秦兵攻赵，要是胜了，就会疲惫不堪，那我就出兵趁其疲惫而攻之；如若秦兵败了，我们正好一鼓作气，西入关中。所以我的主意是先让秦、赵拼个你死我活，然后坐收渔人之利。”宋义停了一下，脸上显出得意的神色，又笑笑说：“说起披坚执锐、冲锋陷阵，我可能不如你，但运筹帷幄、决胜千里，你可就差多啦！”
项羽遭了一场抢白，强压着怒火走出了军帐。
宋义见项羽走时，满脸怒气，担心会有不测，便起草了一道命令，公布于全军：“军中将士，尽管勇猛如虎，强狠如羊（羊在角斗时是很顽强的），武艺超群，只要敢不服从命令，就一律斩首！”
这道命令，显然是针对项羽的，就连军中的普通兵士，心里也都明白。
宋义把楚怀王的命令束之高阁，却加紧了和齐国的勾搭。齐相田荣见他手握重兵，正想拉拢他，就请他的儿子宋襄到齐国去做相国。宋义得了这个信儿，高兴万分，亲自把儿子送到无盐，并在那里举行起盛大的告别宴会来。
这时正是三九严寒，冷风刺骨。战士们饥寒交迫，怨声连天，可宋义照旧拥炉饮酒，谈笑风生。项羽对救赵的事心急如焚，气愤地对将士们说道：“当此之时，我们本应齐心协力，攻秦救赵，可是宋将军却不引兵渡河，整日饮酒，还说什么让秦赵相拼，然后坐收渔翁之利。一个新建的小小赵国，怎能抵挡得住虎狼之秦呢？秦赵之战，胜败昭然，有什么利可渔！宋将军手握重兵，身负王命，我看他是心怀不轨！”
将士们对宋义的行径，也都十分气愤。
第二天，项羽全副武装，大步跨进宋义军帐，再次要求立即出兵救赵。宋义这时刚刚起床，见项羽闯了进来，大发脾气，怒斥道：“我的军令已下，难道你要以头试令吗？”
项羽的怒火再也按捺不住了，便大声喝道：“我今天要借你的头发令！”宋义本是个草包，登时吓得软成一团，项羽一剑斩下他的脑袋。他一手提着人头，一手执着宝剑，大步走出帐外。将士们早就吓呆了，一个个愣着，谁也不敢动弹。
项羽对大家说道：“宋义私通齐国，背叛楚王，按兵不动，坐失战机。我已奉怀王之命把他处死了！”
如雷一般的吼声，震得人们耳鼓嗡嗡作响。大家明知道没有什么怀王的命令，但一来都惧怕项羽的威武，二来他们大都是项梁的老部下，对项羽很有感情，三来都不满于宋义的胡作非为，所以一见项羽杀了宋义，都立刻表示愿意服从项羽的指挥。
项羽一面派人追杀正往齐国赴任的宋襄，一面把处死宋义的事情经过报告给怀王心。怀王心本来就是个傀儡，现在只好面对现实，忍气吞声地任命项羽为上将军，同时兼领英布和蒲将军的人马。这样一来，项羽不但威震楚军，而且名闻诸侯了。
项羽担任了援赵大军的主帅，立即派英布和蒲将军带领两万人马为先头部队，渡过漳水去解巨鹿之围。
这时，项羽亲自率领的主力部队也开到了漳河南岸。先行渡河的英布和蒲将军虽小有胜利，但难解巨鹿之围。这时，项羽命令将士们带足三天的口粮，渡河作战。临渡河时，他又下令砸碎全部行军做饭的锅。将士们都愣了，没了锅以后怎么吃饭呀？项羽道：“没了锅，我们就可以轻装前进，尽快挽救危在旦夕的赵国！至于吃饭嘛，让我们到秦军军营中取锅做饭吧！”
大军渡过了漳河，项羽又命令士兵把渡船全部凿沉，同时烧掉所有的行军帐篷。战士们见断了退路，只好拼死作战。
渡过漳河，项羽率领大军直插到章邯和王离两军中间，一面阻拦章邯的援军，一面切断粮道，断绝粮运，使巨鹿城下的王离大军失去后援和粮草供应。
项羽决心坚定，又身先士卒，将士们无不以一当十、以十当百，个个如下山猛虎，奋勇厮杀。战场上烟尘滚滚，杀声震天。
秦将王离见楚军如此勇猛，急忙指挥兵马拦截。只见项羽手舞铁戟，锐不可当，杀得秦军死伤无数，活着的也不敢再战，只好抱头鼠窜，纷纷败逃。王离见大势不好，回马就跑；项羽策马挺戟，紧紧追赶。王离仗着兵多，三进三退，总算逃回了本营。
在东阿之战中，章邯就领教过项羽的勇猛，这次前锋败北，王离失利，他更不敢大意了，立即重新排兵布阵，想诱楚军深入，聚而歼之。他布阵完毕，就飞骑出阵，向项羽搦战。项羽迎上前去，章邯诈败，引楚兵深入阵中，随即几路合围，好像泰山压顶一般，铺天盖地而来。章邯以为楚兵中计，却不料楚军三五成群，人自为战，以一当十，向四面冲击，猛杀猛打。一股股楚兵好像一把把钢刀插入敌阵，剽悍无比，直杀得秦军尸横遍野，血流漂杵。
章邯得此军情，不由得暗自惊慌，但他毕竟是个久经沙场的老将，他见楚军数目远远少于秦军，因此鼓励将士振作精神，继续战斗。无奈他的部下被楚军杀得失魂丧胆，任凭他怎样鼓动，都不能扭转战局。两天之内，秦军就吃了九次败仗。项羽见秦军已经溃不成军，就派英布、蒲将军夺取秦军甬道，杀了秦将苏角。王离、涉间见势不好，拼命奔逃。项羽紧追不放，活捉王离，涉间逃回营寨，放了一把火，将自己葬身在火海之中。
在巨鹿之战中，项羽勇冠全军，战绩赫赫，不仅解了巨鹿之围，而且进一步壮大了楚军的力量。
秦军在巨鹿打了败仗，可是章邯还有二十万军队驻守在巨鹿之南的棘原。项羽知道一时不能战败章邯，便驻军漳南，与秦军暂时对峙起来。
章邯所率军队损失严重，便派长史欣到咸阳说明情况，并请求援兵。不料长吏欣去咸阳，不仅没有请到援兵，反而受到在朝廷中掌握大权的赵高的冷遇。长史欣见势不妙，便日夜兼程，抄小路返回棘原，对章邯说：“赵高居心不良，左右朝廷。你若胜了，他会嫉妒你的战功；你若败了，更是不免一死。望将军熟虑。”陈余得知这个消息后也写信给章邯，劝他投降。信中说道：“赵高嫉贤妒能，心黑手狠，将军能胜，尚难幸存，何况将军这次损兵十万，回朝后必死无疑，不如与诸侯军共约伐秦，然后分地称王，这总比遭受朝廷的屠戮要好吧！”徘徊在十字路口的章邯，在义军的沉重打击和内部的压力之下，不得不派人与项羽讲和。
项羽时刻想着为叔父项梁报仇，如今见章邯的使者来到营中讲和，便瞪着两眼怒道：“事到如今，还有什么和可讲！速将章邯缚来，我要用他的头祭奠叔父的亡灵！”
项伯见状，赶紧制止道：“休要乱说！斩杀降将算什么英雄好汉？你如今身为三军统帅，肩负的是援救赵国、推翻暴秦的重要使命，难道是报一家之仇吗？”
范增也在一旁劝道：“我们在巨鹿之战中虽取得胜利，但楚军将士也死伤不少，军粮也不多了，而章邯尚有二十万大军。所以我们不如顺水推舟，接受章邯的投降，尽快向关中进军。”
项羽见两位谋士都这么说，而且说得都很在理，不觉后悔自己的失言，于是转怒为喜，热情招待使者，并接受了章邯的请求。章邯来到楚营后，跪伏在地，痛哭流涕，感谢项羽的不杀之恩，并表明自己的归顺诚意。项羽扶起章邯，安慰他说：“将军竭诚来投，我哪能计较私仇啊。但愿合力同心，消灭暴秦，武信君也可含笑九泉了。”于是封章邯为雍王，留在楚营中。受降完毕，项羽又任命长史欣为上将军、董翳为都尉，带所部秦兵为先锋，在前开路。自己统率本部大军和各路义军，浩浩荡荡向关中挺进。
再说刘邦在张良的谋划下，顺利地突破武关。这武关在今陕西省丹凤县东二十公里的谷涧之间，它和潼关、萧关、大散关合称为秦之四塞。破了武关，就打开了关中南部的第一道门户，接着就沿丹水而上，向峣关进发。
峣关在今陕西省蓝田县东南二十公里处。它前据峣岭，后枕蒉山，是从荆州和南阳盆地通往关中的交通要隘，而且是咸阳的最后一道屏障。听说刘邦的大军正向峣关进发，咸阳城里人心惶惶，朝廷内部一片混乱。丞相赵高惊恐万分，为了缓和起义军的攻势，他杀了秦二世，拥立二世的侄儿子婴为秦王。他想与刘邦立约，平分关中土地，以便保存实力，东山再起，结果遭到刘邦的拒绝。这时秦朝内部的矛盾更加激化，新上台的子婴又杀掉了赵高，然后增强峣关防务，企图阻止义军前进。
刘邦探知峣关有兵把守，便想立即攻关。张良建议说：“峣关天险，不宜强攻。听说峣关守将是屠夫的儿子，非常贪财，可用重金利诱，再布疑兵，峣关便唾手可得。”
刘邦依计在山头遍插旌旗，迷惑秦军，同时让郦生携带重金前去诱降。守关的秦将见到重金，果然动了心，又看到漫山遍野尽是起义军的旗帜，自知抵抗也是徒劳，只好乖乖投降，并答应与刘邦联兵西袭咸阳。
刘邦听到报告，万分喜悦，准备答应其要求。张良又劝阻道：“不可把事情看得如此简单。如今想投降我们的，只不过那几个贪财好利的将官而已，恐怕守关的兵士们不会顺从。不如乘其松懈之机，发起进攻，将守军彻底歼灭。”
刘邦听后，摇了摇头，说道：“守将既已投降，兵士岂有抗拒之理？再说攻打已降之军，也不合情理。”
站在一旁的周勃听了，说道：“沛公此言差矣。这些守关士卒，都是关中子弟，他们也可能对暴秦的统治不满，但对我们这些远道而来的江淮部队，也未必欢迎。我们眼看就要攻进咸阳了。当此之时，不将这股守军打败，不将他们手中的兵器收缴，还要和他们联兵进击，必给将来驻守关中带来许多麻烦。”
这周勃本是沛县人，刘邦的同乡。起初在家乡以编织养蚕的器具为业，后来跟随刘邦起兵。他智勇双全，曾协助刘邦收复丰邑，攻破砀县。攻占下邑时，周勃第一个登上城墙，刘邦还特意赐给他五大夫的爵禄。在攻打东阿、濮阳、定陶、临济、寿张等战斗中，他又多次立功。刘邦奉怀王之命，率军西征，破关灭秦，任命周勃为虎贲令，主管宿卫。他一路与刘邦同行，经常与刘邦一起商讨作战方案，因此深得刘邦信任。现在，刘邦见周勃也赞同张良的意见，便改变了与秦军联合的打算。
周勃见刘邦采纳了他们的意见，便自告奋勇，带领一部人马，趁守军不备，绕过峣关，翻越蒉山，从后路将守关主力击溃。
咸阳南边的最后一道门户终于被打开了。刘邦率军顺利地通过峣关，占领了咸阳之南的重镇蓝田，敲响了秦王朝的丧钟。