后，威震楚国，名闻诸侯，于是派遣当阳君、蒲将军率领两万士卒渡河，多次进攻章邯给王离军输送粮食的甬道，但收获不大，赵将陈余派人请项羽再次发兵。项羽率领全部兵马渡河，与秦军大战九次，章邯破走，项羽率军继续北上进攻王离。楚兵以一当十，呼声动天，打退章邯后，诸侯军受到了极大的鼓舞，与项羽一起进攻王离，斩杀苏角，并生擒王离，秦将涉间不愿投降而自杀。大破秦军后，项羽于辕门召见诸侯将领，诸将无不跪着前来，不敢仰视项羽。于是项羽为诸侯上将军，诸侯都归附于他。
章邯率军驻扎在棘原，项羽驻军于漳水南，两军相持不战。秦军多次被项羽打败，秦二世派人责备章邯，章邯害怕，于是派长史司马欣去请示，司马欣到了咸阳，被赵高留在司马门三天，不予接见，有不信任的意思。司马欣非常害怕，急忙逃到章邯营中，劝章邯早做打算，赵军陈余也写信给章邯，劝其反秦。章邯暗中派始成前往项羽营谈和约，但没有谈妥。
项羽让蒲将军领兵，日夜兼行渡过三户津与秦军交战，将其击败。而后项羽率领全军又于污水上大破秦军。章邯再次派人来见项羽，想要订立和约，项羽召军吏来商量说：“现在军粮越来越少，想答应他们。”军吏说可以。于是项羽和章邯约在洹水南殷虚上相见，并订立盟约。
公元前206年十一月，诸侯的士卒原来都曾在秦服过徭役，受尽秦兵的鞭挞，而今秦兵投降诸侯，诸侯兵都把秦兵当作奴隶来驱使，引起秦兵的不满，暗地里作打算。诸侯听闻到秦兵的计策，将其告诉项羽，项羽召集黥布、蒲将军等人商议，认为秦兵很多，入关中后如果不听令，会引起非常大的祸患。于是项羽将秦降卒二十余万全部在新安城南连夜坑杀。
公元前205年冬，项羽北至城阳，田荣引兵会战，被项羽击败，田荣逃往平原，被平原民杀死。项羽烧毁齐国房屋，将降卒全部坑杀。把掳掠的男女老幼全部迁往北海，死伤无数，齐国人因此聚在一起反叛，田横趁机收编齐兵数万反攻城阳，项羽久攻不下。
刘邦率领五路诸侯兵马有五十六万，向东攻打楚国，项羽听闻后，留部将继续攻齐，自己亲率精兵三万去救援彭城。刘邦攻下彭城后搜集珍宝美人，大摆宴会。项羽率军从早晨开始，由萧县从西打到东，中午时打到彭城，大破刘邦军，杀死汉兵十余万。刘邦军逃往南山，项羽率军追到灵壁东阻拦，汉兵落入睢水十余万，睢水为之不流。项羽把刘邦包围了三层，却被一阵大风吹乱楚军，刘邦趁机率领数十骑兵走脱。
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