秦二世元年（前207年）12月，陈胜被车夫庄贾所杀。次年（前208年）6月，项梁知道陈胜确实已死，就在薛县召集各部将领，立楚怀王孙子为楚王，仍号楚怀王。这时秦大将章邯已经攻灭了魏国和齐国。到了七月，楚军经过休整，开始向秦国反攻。
楚军连连胜利，项梁被胜利冲昏了头脑，骄傲起来，别人进谏（jiàn）也不听。九月，章邯得到秦关中的援兵后，乘项梁不备，突然夜袭定陶。结果楚军大败，项梁被杀。章邯在击杀项梁后，认为楚国已不再构成威胁，遂渡河进攻赵国。赵王向楚王求救。接到赵国的求援信，楚王和众将商讨，决定分兵两路：一路以宋义为上将军，项羽为次将，范增为末将，北上救赵；一路以刘邦为将西进关中。并和诸将约定：“先入关中者王之。”
经过连番征战，刘邦攻入武关，向咸阳逼近。秦相赵高杀死二世，派人向刘邦求和，被拒绝。秦王子婴即位后，诛灭赵高，并派兵抵挡刘邦。刘邦率军大破秦军，进抵咸阳东郊灞（bà）上（今陕西西安东）。
秦王子婴被迫捧着玉玺（xǐ）向刘邦投降，秦王朝灭亡。
十月，刘邦进入咸阳，将士们纷纷争着抢着去找皇宫的仓库，往自己的腰包里揣金银财宝，刘邦自己也被阿房官的富丽堂皇和美貌如仙的宫女弄得眼花缭乱，有些迈不动步了，他以“关中王”自居。
准备就住在宫中，好好享受一番。但在樊哙“沛公要打天下还是要当富翁”的提醒下，立时醒悟，忍住了贪图享乐的念头，吩咐将士封了仓库和宫殿，带着将士仍旧回到灞上的军营里。之后，刘邦约法三章，顺利地笼络了民心。刘邦又听从谋士的建议，派兵驻守函谷关，以防止项羽率军进入关中。
项羽在救赵取得消灭秦军主力的胜利后，也率军向关中进发。来到函谷关，项羽见关门紧闭，又听说刘邦已平定关中，不由大怒，当即命英布攻破函谷关，接着率40万大军开到戏下（今陕西临潼东北戏水西岸）。这时，刘邦的左司马曹无伤暗中派人向项羽告状说：“沛公欲王关中，让子婴做相国，把秦的珍宝都据为己有。”谋士范增也劝项羽赶快除掉刘邦，于是项羽下令犒劳犒（kào）劳：用酒食等慰劳。士兵，明天一早就向刘邦进攻。刘邦当时只有几万人，在兵力上完全处于劣势。在大难就要临头之际，刘邦却来了救星。这个救星就是项羽的叔叔项伯。项伯和刘邦的谋臣张良交往甚密，张良曾救过他的命。他听说马上就要向刘邦进攻，就连夜驰入刘邦军中，想把张良带走。张良却对他说：“沛公有大难，我作为谋臣不能一声不吭就走，要走也得把这个事情告诉他。”刘邦听了大惊，要张良赶快考虑对策。张良找到项伯说合，又说刘邦愿与项伯结为儿女亲家，项伯终于答应代为说情。项伯即连夜返回，劝告项羽说：“刘邦若不先入关，你也不可能这么顺利地到这里。人家是功臣，你要加害功臣，这是不义之举。况且，人家对财物妇女一律不取，连降王子婴也没有擅自发落，就等你前往共同处置呢！刘邦明天前来当面谢罪，你不如就此与他修好。”项羽表示同意，取消了进攻计划。
第二天一早，刘邦率张良、樊哙和一百多个骑兵来到鸿门项羽的营帐。刘邦十分恭谦，见了项羽便下拜：“未知将军入关，有失远迎，今天特上门谢罪。”并开诚布公地相告：“我不过是与你相约先入关而已。除了与民约法三章外一切照常，请将军不要听小人之言，明察实情。”项羽是个粗人，本来还想要摆摆刘邦的“罪状”，但见刘邦说的句句在理上，便老老实实地说：“这都是你的部下曹无伤来说的。要不然，我也不会这样。”并摆下酒宴加以款待。宴席上明争暗斗，剑拔弩（nǔ）张，演出了历史上流传千古的“鸿门宴”。鸿门宴后，项羽以最高统帅的身份，立诸将为王、侯。刘邦被封为汉王，并前往封地南郑。项羽当时只给了他3万士兵，加上自愿随从的几万人，也不到10万人。为了防备其他诸侯的袭击，也为了向项羽表示不再东出争夺天下，刘邦接受张良建议，把通往汉中的栈（zhàn）道烧了。这样，从陈胜开始反秦到秦灭亡，长达三年的战乱暂时平息。
楚汉相争
结束了反秦斗争后，各路豪杰在一夜之间失去了共同的目标，也就失去了暂时的凝聚力，各军事集团之间的矛盾也就开始浮现出来。由于项羽分封不均，矛盾的中心又集中到项羽身上。很快，齐、赵两国就开始了与项羽的战争。这时候的刘邦，除了拥有天时以外，并不拥地利与人和。因为贫瘠（jí）的南郑并不能为他提供足以发动反项羽战争的物质储备，而他的军队到了贫瘠的南郑后，偏偏不服水土，日夜思归，若再不决断的话，恐生变故。恰好这时齐国的田荣起兵反对项羽，萧何又向他推荐了事后的开国元勋韩信，所以，刘邦断然出兵。公元前206年5月，刘邦以萧何为丞相，留守巴蜀，自己则和韩信率大军暗渡陈仓，很快占领了整个关中，楚汉战争爆发。
