终于，秦朝集结兵力反击。章邯率领秦朝大军，乘机奇袭，大败楚军于定陶。
由于身边护卫的怠慢，项梁不幸在此战役中被秦兵斩杀了。
项羽和刘邦的军队，攻破城阳，追赶秦兵，攻占濮阳（河南省濮阳南）、雍丘（河南省杞县），进击至陈留内部。
在战场上，项羽极为勇猛善战，经常率先攻入敌阵，如虎入羊群一般，眼看着就要攻入秦都咸阳了。
项梁战死的噩耗，很快地传到项羽的耳里。项羽和刘邦认为这对士气影响很大，于是忍着泪，撤回军队。
他们后退到左边的彭城（江苏省徐州）。项羽在彭城之北，吕臣在彭城之东，刘邦在砀（安徽省砀山南）布阵据守，养精蓄锐，等待时机。
秦将章邯看出楚军不足以为忧，突然改变方向，转攻北边的赵。
在盱眙的怀王，惊闻项梁的死讯，连忙迁都彭城。
楚军集结于彭城，以怀王为首，正在商讨反击的对策，忽然从赵飞来了快马来报：
“巨鹿城被章邯的三十万大军包围了，危在旦夕，迫切需要援军！”
这时赵歇为赵王。当秦军攻打首都信都（河北省邢台西南）时，赵王带着宰相张耳与少数兵士逃到巨鹿城；另一方面，由将军陈余率领数万兵卒镇守巨鹿北边，这就是史称的“河北军”。
秦将章邯将三十万大军分为两支。一支由部将王离、涉间和苏角带领，包围巨鹿城；自己则率着另一支部队，守护军队的粮食补给线，并准备截断赵的援军。
当时战争的胜败，和近代战争不同，谁先斩下敌将的首级，谁就获胜。或是截断敌军的军粮补给线，迫使对方投降。这种动员几万甚至几十万人力的军队，如果大将被杀，便会群龙无首而溃不成军。
章邯知道赵王歇和宰相张耳守在巨鹿城里，因而并不急于和赵军一决胜负，而采取断粮的策略。
巨鹿的粮食逐渐缺乏，张耳再三地想派陈余出兵诱敌，但陈余却按兵不动。陈余知道自己的军力薄弱，绝非秦军的对手，所以一直观望不前。张耳非常气愤，于是派张超和陈泽去责备陈余。
张耳和陈余同为魏国大梁（河南省开封）人，过去一直是知心的好友。但自从这件事以来，两人之间感情完全决裂，并互相敌视。
张耳知道陈余不肯伸援手，于是转而派遣快马，请求齐、燕、楚等诸侯的援助。
在楚地的怀王，立即召开会议商讨对策。因为如果赵国打败的话，章邯的军队可能进击彭城，情势十分危急。
这时，范增进言：
“应该立即派遣援军救赵！”
怀王于是封宋义为上将军，封项羽为鲁公，并任命他为次将，而范增则当末将，组成救援军去解救赵的困境。另一方面要刘邦率军向西攻打秦都咸阳。
在出发之前，怀王召集诸侯，对他们说：“谁最先进入咸阳，平定关中地方，谁就是关中王。”
他希望各将都能信守这个约束。
关中是指函谷关（河南省灵宝西南）以西的渭水盆地，秦都咸阳就在关中的中心位置。盆地和周围的地形，形成了天然的屏障，那儿土地肥沃，是我国文化极发达的地方之一，古时有“金城千里，天府之国”之称。
得关中，便制天下。
听了怀王的承诺，诸将都奋勇地全力以赴。
其中只有项羽非常不服气。他无法忘怀叔父项梁被秦所杀的仇恨，他下定决心要亲手灭秦。但现在自己却被编入救援军，而刘邦却得幸被派往关中。
项羽对怀王的分配极力表示不满，再三要求能和刘邦一起进击关中。
他的这种态度，使得怀王和在座的诸将都感到极为不安。
在项梁还没被杀之前，曾命令项羽攻打襄城（河南省襄城）。襄城的守卫固若金汤，项羽久攻不克，经过了接二连三的恶战苦斗，好不容易才能把襄城攻下。
他攻入襄城后，便活埋襄城的敌军和当地的居民。后来，他对于顽强的抵抗者，一律革杀，毫不宽容。他的这种作风，逐渐暴露了他暴虐的本性。
怀王和诸将最害怕的就是这一点。如果把先头部队交给项羽，民众心里一定很不服气。所以，不愿项羽加入攻秦的军队，是大家一致的见解。
怀王未答应项羽的请求，项羽只得率军北上援救巨鹿城。
公元前208年闰九月，项羽和刘邦的咸阳争夺战在联合抗秦的旗帜下揭开了序幕。
由彭城出发，前往巨鹿的宋义和项羽的援军，不久到达了安阳（山东省曹县东），但上将军宋义却在安阳驻兵不动。经过了四十多天，粮食逐渐缺乏，士兵们开始不满，其中尤以项羽最为愤怒。他质问宋义说：
“巨鹿城现在就像风雨中的灯烛一般，我们为什么反而把援军留在安阳不动呢？请快发布攻击的命令吧！”
