秦二世元年七月，陈胜等人在大泽乡起义。九月，会稽郡守殷通对项梁说：“长江以西地区都造反了，这是上天要灭亡秦朝的时机啊！我听说先发制人，后发就被人所制。我想起兵反秦，派您和桓楚为将军。”这时，桓楚逃亡在草泽中。项梁说：“桓楚逃亡，没人知道他在哪里，只有项羽知道。”项梁于是出来，嘱咐项羽持剑在外面等待。项梁重新进屋，跟殷通坐在一起，说：“请您召见项籍，让他受命去找桓楚。”殷通说：“好。”项梁召项羽进来。不一会儿，项梁向项羽使眼色：“可以动手了！”于是，项羽拔剑斩下了郡守殷通的头颅。
项梁手提郡守殷通的脑袋，身佩郡守的印绶。郡守殷通的部下大惊，一时大乱。
项羽击杀了几十个人。随后，府中所有人都震恐拜伏，不敢起身。项梁于是召集以前相识的豪吏，告诉他们这样做是为了起义成就大事。项梁掌管了吴中的军队，分别派人接收所属各县，得到了八千精兵。
项梁分别任命吴中的豪杰担任校尉、军侯、司马。有一个人没被任用，跑去跟项梁反应。项梁说：“前些时候，某家
丧事时，让你去办理某事，你没办成，所以没有任用你。”众人都心悦诚服。于是，项梁自任会稽郡守，命令项羽为裨将，下令安抚所属的各县。
广陵人召平此时正奉陈胜的命令率军攻打广陵，但没能攻下。听说陈胜兵败逃走，秦兵又将到来，就渡过长江假托陈胜的命令，任命项梁为楚王的上柱国，并说：“江东已经平定，您赶快率军向西攻打秦国。”项梁于是率领八千人渡江西进。听说陈婴已攻下东阳，项梁就派使者跟他联合，一起向西进攻。陈婴原任东阳令史，在县里一贯诚信严谨，被人们尊为长者。东阳的年轻人杀死县令，聚起数千人，想推举一位首领，没有合适人选，便请陈婴领头。陈婴推辞说自己没能力，但仍然被强行拥立为首领。县中跟随起义的人有两万人。那些年轻人干脆立陈婴为王，用黑头巾包头，以便跟其他军队区别开来。陈婴的母亲对他说：“自从我成为你们老陈家的媳妇以来，从来没有听说过你的先辈中出过贵人。如今，你突然间得此大名，并不是吉利的事情。你不如有所归属，事成之后还能封侯，事情失败也容易逃亡，因为你不是被世人瞩目的人。”陈婴于是不敢称王，对他的军官们说：“项氏家族世世代代做将军，在楚国很有名望。如今要干一番大事业，将领非由项氏担任不可。我们依靠名门望族，一定能够灭亡秦朝。”于是，众人听从了他的意见，把军队交给项梁指挥。项梁率军渡过淮河后，英布、蒲将军也率兵前来归附。他们一共有六七万人，驻扎在下邳。
当时，秦嘉已经拥立景驹为楚王，在彭城以东驻军，准备抵御项梁率领的军队。项梁对军官们说：“陈王（陈胜）首先起事，作战失利，下落不明。如今，秦嘉背叛陈王而立景驹，这是大逆不道。”于是，项梁率军攻打秦嘉。秦嘉战败逃走，项梁率军一直追到胡陵。秦嘉回师与项梁交战了一天。秦嘉战死，他的军队投降。景驹逃走，死在梁地。项梁合并了秦嘉的军队后，驻扎在胡陵，即将率军西进。
秦将章邯率领的军队到了栗县。项梁派遣别将朱鸡石、余樊君率军和秦军交战。余樊君战死，朱鸡石兵败逃往胡陵。项梁于是率兵进入薛县，杀了朱鸡石。
项梁先前派项羽另率一支军队攻打襄城。襄城秦军坚守，项羽一时打不下来。攻克之后，项羽将秦军俘虏全部活埋，才回师向项梁报捷。项梁听说陈胜确已死去，就召集各位将领在薛县会合，商议大事。此时，沛公刘邦也在沛县起兵，前往薛县。居鄛人范增已经七十多岁，平素居家时喜好奇谋巧计。他前去游说项梁：“陈胜失败是理所当然的。秦国灭亡六国，楚国是最无辜的。自从楚怀王进入秦国不得回返，楚国人至今仍很怀念他，所以楚南公说‘即使楚国只剩下3户人家，灭亡秦国的必定还是楚国’。如今，陈胜率先起事，不立楚王的后代为王而自立为王，所以他的势力不会长久。现在，您起兵江东，楚国各地的将领之所以争相归附您，是因为您家世世代代做楚国大将，是因为您能够重新扶立楚王后代。”于是，项梁认为范增说得很对，就在民间访求楚怀王的孙子熊心。当时，熊心正落魄得为人放羊。项梁立他为楚怀王，以顺应民众的愿望。陈婴任楚国上柱国，赐封五县，与楚怀王在盱眙建都。项梁自号武信君。
几个月后，项梁率兵攻打亢父，与齐国田荣、司马龙且率领的军队救援东阿，并在东阿大败秦军。田荣随即引兵回去，驱逐了齐王田假。田假逃往楚国。
田假的丞相田角逃往赵
国。田角的弟弟田间从前是齐国的将军，住在赵国不敢回去。田荣立田儋的儿子田市为齐王。项梁打败东阿城下的秦军后，接着又追击秦军。他多次派使者去催促齐国出兵，想跟齐军一起西进。田荣说：“楚国杀掉田假，赵国杀掉田角、田间，齐国才能发兵。”项梁说：“田假是我们盟国的国王，蒙难前来投奔我，我不忍心杀他。”赵国也不愿杀田角、田间去跟齐国做交易。齐国于是不肯出兵帮助楚国。
项梁派刘邦和项羽另率一支军队去攻打城阳。刘邦和项羽将城中守军全部杀死，向西，又在濮阳以东打败秦军。秦军收兵退回濮阳。刘邦和项羽于是攻打定陶。定陶还没有攻下，他们就引兵离去，向西攻城略地，到达雍丘，大败秦军，斩杀李由。他们回师攻打外黄，没能攻下。
项梁从东阿西北地区率军来到定陶，再次打败秦军。项羽等人又杀了李由，因而更加轻视秦朝，开始有骄傲情绪。宋义于是劝谏项梁说：“胜利后，如果将领骄傲，士兵懈怠，一定会遭到失败。如今士卒渐渐有点懈怠了，而秦兵却日益增多，我替您感到害怕。”项梁不听他的劝告。于是，项梁派宋义出使齐国。路上遇到齐国的使者高陵君显时，宋义说：“您是要去见武信君吗？”高陵君说：“是的。”宋义说：“我认定武信君的军队必定失败。您走慢点就可免于一死，如果去快了就会赶上灾祸。”秦朝果然发动全部兵员增援章邯，进攻楚军，在定陶大败楚军。项梁战死。刘邦和项羽率军离开外黄去攻打陈留。陈留秦军坚守，没能攻下。刘邦和项羽商议说：“如今，武信君的军队被打败，士卒们非常惊恐。”于是，他们跟吕臣的军队一起向东退兵。吕臣驻扎在彭城以东，项羽驻扎在彭城以西，刘邦驻扎在砀地。章邯打败项梁的军队后，认为楚军已不足为虑，于是率军渡过黄河攻打赵军，并大败赵军。当时，赵歇为赵王，陈馀为将军，张耳为相国。他们都逃进了巨鹿城内。章邯命令王离和涉间率军围攻巨鹿，章邯率军驻扎在城南，建筑甬道，给他们运输军粮。陈馀为将军，率领几万赵军驻扎在巨鹿北面，即所谓的河北军。
楚军已经在定陶被打败，楚怀王很害怕，就从盱眙迁都到彭城，并把项羽、吕臣的军队合并在一起，亲自指挥。他任命吕臣为司徒，任命吕臣父亲吕青为令尹，任命刘邦担任砀郡长，封为武安侯，统率砀郡的军队。
当初，宋义所遇到的齐国使者高陵君显正在楚军中，见到楚怀王，说：“宋义认定武信君的军队必定失败。过了几天，武信君的军队果然就失败了。军队还没有开战，宋义就预先看到了失败的征兆。这可以说是他善于用兵。”于是，楚怀王召见宋义，与他共商大事，对他非常喜欢，因而任命他为上将军，同时封项羽为鲁公，担任次将，任命范增为末将，三人一起率兵救援赵国。其他各路将领也都归宋义指挥。宋义号称卿子冠军。行军来到安阳时，楚军停留了四十六天不向前进。项羽说：“我听说秦军在巨鹿围攻赵王，我们赶紧率军渡过黄河。这样，楚军在外面攻打，赵军在里面配合，一定能打败秦军。”宋义说：“不是这样。要拍死牛背上的大虻虫就不应顾忌会打死牛身上的小虮虱。如今，秦军攻打赵国，如果打胜了，军队就会疲惫不堪，我们可以趁机攻打它；如果秦军失败了，那么我们就可以率领军队大张旗鼓地向西进攻，一定能消灭秦朝。所以，不如先让秦赵互相厮杀。身披坚硬的盔甲、手执锋利的兵器上阵杀敌，我宋义不如你；运筹帷幄、图谋策划，你不如我宋义。”宋义因而向军中下命令：“那些凶猛如虎、狠戾如羊、贪婪如狼、倔强而违背命令的人，一律把他们杀了。”于是，宋义派他儿子宋襄到齐国去做国相，并亲自把他送到无盐，饮酒大会宾客。
当时，天气寒冷，下起大雨，士卒又冻又饿。项羽说：“我们将要奋力向西进攻秦国，现在却久留不进。今年饥荒，百姓贫困，士卒只能吃豆子、啃芋头，军中没有存粮，宋义却饮酒宴会宾客，不率军渡过黄河吃赵国提供的军粮、与赵国一起合力攻秦国，却说‘等秦军疲惫后再攻打’。以秦国的强大攻打新建的赵国，势必会消灭赵国。消灭赵国后，秦军会更加强大，有什么疲敝可乘！况且，楚军新近战败，楚王坐立不安，倾尽全国的兵力专门交给宋义指挥，国家安危，在此一举。如今，他不体恤士卒却徇私情，决不是安定国家社稷的良臣。”项羽在清晨拜见上将军宋义时，在他的军帐中斩下了他的头颅，并出来向军中号令说：“宋义勾结齐国阴谋叛楚，楚王暗中命令我杀他。”此时，诸将都畏服项羽，无人敢有异议，都说：“首先拥立楚王的，是将军您。现今将军是诛杀叛逆。”于是，大家公推项羽代理上将军职务。项羽派人追赶宋义的儿子。所派人在齐国追上了他，把他杀了。同时，项羽派桓楚向楚怀王报告这件事。楚怀王就任命项羽为上将军。当阳君、蒲将军都归附项羽。项羽杀宋义后，威震楚国，名闻诸侯。于是，项羽派遣当阳君和蒲将军率领两万人渡过黄河，救援巨鹿。他们与秦军交战，小获胜利。陈馀再次请求出兵。项羽率全军渡过黄河，并把所有渡船沉入河底，把做饭的锅全部砸烂，把居住的房屋全部烧毁，只带了够三天吃的干粮，以此表示要决一死战、决不后退的决心。于是，项羽率军到达巨鹿后，包围了王离率领的军队。楚军和秦军经过九次恶战，截断了秦军的粮道，大破秦军，杀死苏角，俘获王离。涉间不向楚军投降，自己焚烧而死。
当时，楚军在诸侯中最为强大。在巨鹿城下救援赵国的诸侯军队有十几路，但没有人敢出战。等到楚军进攻秦军时，诸路将领都在各自的壁垒上观望。楚国士兵无不以一当十。楚军呼声震动天地。诸侯的军队人人心惊胆颤。打败秦军后，项羽召见诸侯的将领们。进入辕门后，他们无不跪在地上，用膝盖前行，都不敢抬头仰视。项羽从此成为统率诸侯军队的上将军。诸侯们都归服于他。
项羽杀宋义后，威震楚国，名闻诸侯。于是，项羽派遣当阳君和蒲将军率领两万人渡过黄河，救援巨鹿。他们与秦军交战，小获胜利。陈馀再次请求出兵。项羽率全军渡过黄河，并把所有渡船沉入河底，把做饭的锅全部砸烂，把居住的房屋全部烧毁，只带了够三天吃的干粮，以此表示要决一死战、决不后退的决心。于是，项羽率军到达巨鹿后，包围了王离率领的军队。楚军和秦军经过九次恶战，截断了秦军的粮道，大破秦军，杀死苏角，俘获王离。涉间不向楚军投降，自己焚烧而死。
当时，楚军在诸侯中最为强大。在巨鹿城下救援赵国的诸侯军队有十几路，但没有人敢出战。等到楚军进攻秦军时，诸路将领都在各自的壁垒上观望。楚国士兵无不以一当十。楚军呼声震动天地。诸侯的军队人人心惊胆颤。打败秦军后，项羽召见诸侯的将领们。进入辕门后，他们无不跪在地上，用膝盖前行，都不敢抬头仰视。项羽从此成为统率诸侯军队的上将军。诸侯们都归服于他。
章邯率领的秦军驻扎在棘原，项羽率领诸侯的军队驻扎在漳南，两军相持，没有交战。秦军多次败退，秦二世派人责问章邯。章邯恐慌，派长史司马欣赴咸阳请示。到了咸阳，司马欣滞留了三天，赵高拒不见他，有明显不信任的意思。
长史司马欣恐惧，返回棘原军中时，不敢走原来的道路。赵高果然派人追赶，但没追上。司马欣回到军中，向章邯报告说：“赵高独揽朝政，下面的人都无所作为。如今要是打胜了，赵高必定要嫉妒我们的功劳；如果打不胜，就不能免于死罪。希望将军您好好考虑一下。”陈馀也写信给章邯，说：“白起做秦国的将军时，南征鄢郢，在北方活埋了赵括的军队，为秦国攻城略地多得不可统计，竟然落得个赐死的下场。蒙恬做秦国的将军，向北驱逐戎人，开拓了榆中地区的几千里疆土，最终在阳周被斩杀。这是为什么呢？因为功劳太多，秦朝无法全部给予封赏，就假借法律的名义把他们杀了。如今，将军您担任秦将已经三年，损失的军队有十万人，诸侯并起，越来越多。赵高平时阿谀逢迎，把军情隐瞒了很长时间，现在事态紧急，他也害怕秦二世杀他，所以想用法律的名义诛杀将军来搪塞他自己的罪责，派人取代您来逃脱灾祸。您在外面的时间很长，跟朝廷内的人多有矛盾和嫌隙，有功也是被杀，无功更要被杀。而且，上天要灭亡秦朝，无论是蠢人还是聪明人都看得很清楚。现在，您在朝内不能直言进谏，在外又成为亡国之将，孤立无援而企图维持屁屁:
长久，这难道不是太悲哀吗？您何不退兵与诸侯联合，相约一起攻打秦朝，分割它的土地自己称王呢？这比起自身被斩、妻儿被杀来，哪个更好呢？”章邯犹疑不决，暗中派军侯始成出使项羽军中，想订立和约。和约没有达成，项羽派蒲将军日夜不停地率兵渡过三户津，驻扎在漳河南岸，与秦军交战，再次打败了秦军。项羽率领全军在汙水上进攻秦军，把秦军打得大败。
章邯派人进见项羽，希望订立和约。项羽召集军吏商议，说：“我军粮食短缺，我准备答应章邯求和。”军吏们都说：“很好。”项羽于是和章邯约定时间在洹水南边的殷墟会面。订下盟约后，章邯见到项羽就流下了眼泪，向他诉说赵高专权作恶的事。项羽立章邯为雍王，安置在楚军中，任命长史司马欣为上将军，率领秦军充当先锋军。
诸侯军中的一些军官和士卒过去曾因服徭役或屯戍边地而经过秦中地区，秦中的官兵对他们非常苛刻。等到秦军投降诸侯，诸侯的官吏和士卒大多乘胜奴役使唤他们，轻视和侮辱秦军官兵。行军到达新安时，秦军的官兵多私下议论：“章邯等人欺骗我们向诸侯投降，如今能够入关攻破秦朝，当然很好；如果不能，诸侯必然会把我们俘虏到东方去。这样，秦朝一定会把我们的父母妻儿全都杀光。”诸将对秦军官兵的议论略有耳闻，便报告了项羽。项羽召见英布、蒲将军商议，说：“秦军官兵人数还很多，内心并不顺服，如果到关中后不听指挥，事情必定会很危险，不如把他们都杀了，只带章邯、长史司马欣、都尉董翳入关中。”于是，楚军在夜间袭击秦军，把二十多万秦兵全部活埋在新安城南。项羽率军向西行进攻取秦朝的土地。函谷关有军队把守，他们不能进入。又听说刘邦已经攻破咸阳，项羽大怒，派当阳君等人率军进攻函谷关。项羽于是进入关中，到达戏水西岸。刘邦驻扎在霸上，未能与项羽见面。刘邦的左司马曹无伤派人对项羽说：“沛公想在关中称王，让子婴担任国相，将秦朝的珍宝全都占为己有。”项羽大怒，说：“明天一早让士兵们吃饱喝足，给我打败他！”
在这个时候，项羽有四十万军队，屯驻在新丰鸿门，刘邦有十万军队，驻扎在霸上。范增劝项羽说：“沛公在山东时，贪好财货，喜欢美女，如今进入函谷关，没有索取财物，也没有接近女人，这表明他的志向不小。我让人观望他那里的云气，都是呈龙虎之象而且五彩斑斓，这是天子的气象啊！您赶快向他进攻，切勿错过时机。”
楚国左尹项伯是项羽叔父。他一向跟张良关系好。张良当时跟随刘邦，项伯于是趁夜急驰来到刘邦军中，私下与张良见了面，把情况详细告诉了张良，想叫张良跟他一道离开，说：“不要跟着沛公一起送死。”张良说：“我是代表韩王来送沛公的，现在沛公情况紧急，我如果逃走了就是不义之举，不能不跟他说一声。”张良于是进入军帐，把情况都告诉了刘邦。刘邦大为惊恐，说：“这该如何是好啊？”张良说：“当初是谁替您出的主意？”刘邦说：“鲰生劝我‘守住函谷关，别让诸侯进来，您就可以拥有整个秦地而称王’，所以我才听了他的话。”张良说：“估计一下，您的军队能够抵挡住项王的吗？”刘邦沉默了一会儿，说：“确实挡不住。现在该怎么办呢？”张良说：“请您去跟项伯说，说您不敢背叛项王。”
刘邦说：“你怎么会跟项伯有交情呢？”张良说：“秦朝时，项伯与我一起闯江湖，项伯杀了人，是我救了他一命。如今，事情紧急，幸好他前来告诉我。”刘邦说：“他和你相比，谁年龄大？”张良说：“他比我大。”刘邦说：“你替我把项伯叫进来。我要像对待大哥一样接待他。”张良出去，邀请项伯。
项伯随即进去见了刘邦。刘邦捧着酒杯亲自为项伯敬酒，并表示要跟他相约结成儿女亲家。随后，刘邦说：“我进函谷关后，对秦国的金银财宝一丝一毫也不敢动。我清查吏民，登记上册，封存好府库，目的都是等待项王到来。我派遣将士把守关口的目的，是为了防备其他盗贼进关和意外事变发生。我日夜盼望着项王到来，怎么敢反叛他呢！希望您对项王仔细说明我不敢背德反叛。”项伯答应了他，对刘邦说：“这样吧，明天一早，您就早早前来向项王谢罪。”刘邦说：“好。”于是，项伯连夜回去。到了军中，项伯把刘邦的话详细报告给项羽。项伯还说：“如果沛公不先攻破关中，您怎么敢进来呢？现在，别人立了大功却要进攻他，这是不义之举，不如趁此机会好好对待他。”项羽答应了他。刘邦第二天一早就带着一百多名随从前来拜见项羽。到鸿门后，刘邦向项羽赔罪，说：“我和您一起努力攻打秦国，您在黄河北面率军作战，我在黄河南面率军作战，但是，我万万没想到能先入关破秦，得以在此地再与您相见。现在有小人说我的坏话，使您和我之间产生了一些隔阂。”项羽说：“这是你的左司马曹无伤说的。要不然，我怎么会生此疑心呢！”项羽当天挽留刘邦一起喝酒。
项羽和项伯面东而坐，亚父面南而坐。亚父就是范增。刘邦面北而坐，张良面向西侧陪侍。范增好几次向项羽使眼色，三次举起所佩戴的玉玦向项羽示意该动手了，但项羽默然没有回应。
于是，范增起身，出去把项庄招来，对他说：“项王为人心软，不忍下手，你进去上前敬酒，敬酒完毕，就请求用舞剑来助兴，趁机在沛公坐着时攻击他，把他杀掉。否则，你们这些人都将成为他的俘虏。”项庄于是进去敬酒。敬酒完毕，项庄说：“项王与沛公一起饮酒，军营中没什么可娱乐的，请允许我舞剑为大家助兴。”项羽说：“好。”项庄拔剑起舞，项伯也拔剑起舞，常常用身体掩护刘邦，项庄无法击刺刘邦。于是，张良来到军门，找到樊哙。樊哙问：“今天情况怎样？”张良说：“非常紧急。现在，项庄拔剑起舞，他的用意一直放在沛公身上。”樊哙说：“这已经很紧迫了，我请求进去，和沛公同命运。”樊哙随即带着宝剑拿着盾牌闯入军门。守卫的士卒想拦住他，不让他进去。樊哙举起他手中的盾牌去撞击卫士。卫士被撞倒在地。樊哙于是进去了。他分开帷帐向西站立，瞪大眼睛看着项羽，头发向上直立，眼眶都快瞪裂。项羽按着宝剑，直起身子，说：“什么人？”张良说：“这是为沛公驾车的樊哙。”项羽说：“壮士啊！赐给他一杯酒。”侍者给了樊哙一大杯酒。樊哙跪地拜谢，起身后站着把酒喝干了。项羽说：“赐给他一只猪肘。”于是，侍者给了樊哙一只生猪肘。樊哙把盾牌平放在地上，把生猪肘搁在盾牌上，拔出剑边切边吃下去。项羽说：“壮士，还能再喝吗？”樊哙说：“我死都不怕，一杯酒何足推辞！秦王有虎狼之心，杀人唯恐不尽，刑罚唯恐不重，天下人都背叛了他。楚怀王跟各位将领相约说：‘先攻破秦军进入咸阳的人称王。’如今，沛公先攻破秦国，进入咸阳，秋毫无犯，封藏宫室，然后退兵驻扎在霸上，等待大王您的到来。之所以派遣将领把守函谷关，是为了防备其他盗贼进来和意外事变的发生。如此劳苦功高，不但得不到封侯的奖赏，反而听信谗言，想要诛杀有功之人。这样做简直是亡秦第二。我私下认为，您是不会这么做的。”
项王无话可答，只说了声：“请坐。”樊哙于是随张良就座。
坐了一会儿，刘邦起身说要去厕所，顺便把樊哙叫了出来。
刘邦出来以后，项羽派都尉陈平去召他。刘邦说：“现在，我出来了，还没有告辞，怎么办？”樊哙说：“做大事就不应拘泥小节，讲求大礼就不必在意小责难。如今，人家是刀和砧板，我们是人家砧板上的鱼肉，还告辞干什么？”于是，刘邦就走了。同时，他让张良留下来向项羽致谢。张良问：“您来时带了些什么？”刘邦说：“我带来白璧一双，想献给项王；玉斗一对，想送给亚父。正逢他们生气，我不敢献，你替我献上。”张良说：“遵命。”
这时，项羽的军队驻扎在鸿门一带，刘邦的军队驻扎在霸上，相距四十里。刘邦放弃了车骑，脱身逃离。他一人骑马，樊哙、夏侯婴、靳强、纪信四个人手持剑盾，跟着徒步行走，从郦山而下，经过芷阳抄小路走回军营。刘邦对张良说：“从这条路到我军营中，不过二十里。估计我已回到军中时，你再进去告辞。”
刘邦离去后，从小路回到军中。张良进去辞谢，说：“沛公酒喝多了，不能亲自告辞，委派我奉上一双白璧，再拜献给大王；一双玉斗，再拜送给大将军。”项羽说：“他在哪里？”张良说：“听说大王有意责怪他的过错，他脱身独自离去，已经回到军中了。”项羽接受了白璧，放在座位上面。范增接过玉斗，扔在地上，拔剑击碎玉斗，说：“唉！无知小子，不值得跟他同谋大事。夺取项王天下的人，一定是沛公，我们这些人将要成为他的俘虏了！” 刘邦回到军中，立即杀掉曹无伤。过了几天，项羽率兵进咸阳，大肆屠杀，杀死了投降的秦王子婴，焚烧了秦朝的宫室，大火烧了三个月都没熄灭。他收罗所有的财产宝物和女人向东归去。有人游说项王：“关中地区有山川阻塞四方，土地肥沃，在这里可以建都称霸。”项王见秦朝的宫室都被烧得残破不堪，加上心中思念故土，想要东归，就说：“人富贵了不回故乡的话，就像是穿着锦绣衣裳在夜间行走一样，有谁知道呢！”游说的人说：“人们说楚国人像是沐猴戴了人的帽子，果然如此啊。”项羽听说后，把这人烹杀了。
项羽派人向楚怀王复命。楚怀王说：“按照盟约行事。”于是，项羽尊奉楚怀王为义帝。
项羽想自立为王，就先封手下的将相们为王，对他们说：“天下刚开始发难时，假借拥立诸侯的后代来讨伐秦朝。然而，亲自披着坚固的盔甲、手持锋利的兵器，率先起义反秦，在野外辛苦达三年之久，灭亡秦朝而平定天下的，这都是各位将相和我的功劳。义帝虽然没什么功劳，但也应当分给他一片土地，让他称王。”诸将们都说：“好。”于是，项羽分封天下，立各位将相为侯王。
项羽和范增担心沛公刘邦会据有天下，但既然已经和解，又怕担上违背盟约的恶名，唯恐诸侯反叛他们，于是暗中商议，说：“巴蜀地区道路险峻，秦朝被贬迁移的人都住在蜀地。我们就说：‘巴蜀地属于关中地区。’立沛公为汉王，统治巴蜀、汉中地区，定都南郑。然后，把关中分成三部分，封秦朝投降的将领为王，用他们来阻隔汉王。”
项羽于是立章邯为雍王，统治咸阳以西地区，定都废丘。长史司马欣，以前当过栎阳狱掾，曾对项梁有恩；都尉董翳是劝章邯投降楚军的人。因此，项羽立司马欣为塞王，统治咸阳以东直到黄河的地区，建都栎阳；立董翳为翟王，统治上郡地区，定都高奴。迁魏王豹为西魏王，统治河东地区，定都平阳。瑕丘人申阳是张耳的亲信家臣，率先攻下河南郡，在黄河边上迎接楚军。项羽立申阳为河南王，建都洛阳。韩王成仍以从前韩国的都城为都城，定都阳翟。赵国将军司马卬平定河内地区，多次建有功劳。项羽立司马卬为殷王，统治河内地区，定都朝歌。项羽迁赵王歇为代王。赵国丞相张耳素来贤明，又跟随楚军入关。项羽立张耳为常山王，统治原先赵国的地区，建都襄国。当阳君英布担任楚将，经常担任楚军先锋。项羽立英布为九江王，定都六城。鄱君吴芮率领百越的军队帮助诸侯，又跟随楚军入关。项羽立吴芮为衡山王，定都邾城。义帝的柱国共敖率兵攻打南郡，多次立功。项羽立共敖为临江王，定都江陵。项羽迁燕王韩广为辽东王。燕国将领臧荼跟随楚军救援赵国，进而又跟随入关。项羽立臧荼为燕王，定都蓟城。他迁齐王田巿为胶东王。齐国将军田都随从楚军共同援赵国，继而又跟随入关。项羽立田都为齐王，定都临菑。以前秦国所灭亡的齐王建的孙子田安，正当项羽渡过黄河援救赵国时，田安攻下济北几座城池，率领他的军队投降项羽。项羽立田安为济北王，建都博阳。田荣多次有负于项梁，又不肯率兵跟随楚军攻打秦国，因此不封。成安君陈馀放弃将印离去，又不跟随入关，但一向听说他很贤明，对赵国有功。项羽听说他在南皮，就把南皮周围的三个县封给了他。
番君的将领梅 多次立功。项羽封他为十万户侯。项王自立为西楚霸王，统治九个郡，在彭城建都。汉三年，项羽多次率军侵夺汉军甬道，导致汉军军粮短缺。刘邦十分恐慌，请求跟项羽讲和，划定荥阳以西地区作为汉国领土。项羽打算答应和解。但是，范增却说：“汉军很容易打败，现在放过他们，不予以消灭，以后肯定要后悔。”项羽于是和范增率军加紧围攻荥阳。刘邦对此十分忧虑，采用陈平的计策来离间项羽和范增之间的关系。项羽的使者来后，刘邦置办了猪肉、牛肉、羊肉都齐全的宴席。侍者端过来时，看到使者便假装惊谔，说：“我以为是亚父的使者呢，怎么是项王的使者呢？”随后，侍者马上撤走宴席，改用粗茶淡饭招待他们。使者回去报告了项羽。项羽怀疑范增和刘邦暗中勾搭，就逐渐削夺了他的权力。范增大怒，说：“天下事大局已定，您自己去治理吧！希望您批准我退休回乡。”项羽答应了范增的请求。还没到达彭城时，范增的背疮发作，死了。
纪信给刘邦献计说：“形势已经很危急，请让我假扮您去蒙骗楚军，您趁机出城。”于是，刘邦在夜里从荥阳东门放出两千名披甲的女子。楚军从四面围攻她们时，纪信乘坐着刘邦的黄屋车，大声喊着说：“城中粮食已尽，汉王请求投降。”楚军听了都高呼万岁。而这时，刘邦带着几十名骑兵从荥阳城西门出城，逃到了成皋。项羽见到纪信后，问：“汉王在哪里？”纪信说：“已经出城了。”项羽一怒之下烧死了纪信。
刘邦派周苛、枞公和魏豹守荥阳。周苛跟枞公商议，说：“魏豹反复无常，我们很难跟他一起守城。”于是，他们合伙杀了魏豹。楚军攻下荥阳城，生擒了周苛。项羽对周苛说：“如果你做我的将领，我任命你为上将军，封你为三万户侯。”周苛骂道：“你还不赶快向汉王投降，汉王会捉住你的，你不是汉王的对手。”项王大怒，烹杀了周苛，又杀死了枞公。
刘邦逃出荥阳后，向南逃到宛县和叶县，得到了九江王英布的帮助。他们一路上收聚散亡的汉兵，汇聚到成皋防守。
汉四年，项羽率军包围了成皋。刘邦逃走，只与滕公从成皋北门出城，渡过黄河逃到了修武，来到张耳、韩信的军中。诸将也陆续逃出成皋，追随刘邦。楚军很快攻克成皋。楚军想向西进攻，刘邦派兵到巩县阻击，迫使他们无法西进。
这时，彭越率军渡过了黄河，在东阿攻击楚军，杀死了楚国将军薛公。项羽于是亲自率军东进攻击彭越的军队。
刘邦夺取了韩信的军队，准备渡过黄河，向南发起进攻。郑忠劝阻刘邦，刘邦才作罢，率军坚守河内。他派刘贾率兵帮助彭越，焚烧了楚国积聚的物资。项羽向东打败了刘贾，赶走了彭越。刘邦率军渡过黄河，重新收复成皋，在广武驻军，取敖仓的粮食供应军队。
项羽平定东海后又向西进兵，和汉军都驻扎在广武。两军相持了好几个月。
在这时，彭越多次在梁地反叛，截断了楚军的粮食供应。项羽对此十分忧虑，就制造了一个很高的砧板，把刘太公放在上面，对刘邦说：“如今，你要是不赶快投降，我就把他煮了。”刘邦说：“我和你一起北面受命于楚怀王，说‘相约结为兄弟’，我父亲就是你父亲。如果你一定要烹杀你父亲，就请你也分给我一杯肉汤。”项羽大怒，要杀死刘太公。项伯劝阻说：“天下事还不可预料，再说争夺天下的人不会顾及家人，即使杀了他也没什么用，只会增加灾祸。”项羽听从了他的劝告。楚汉两军相持了很长时间都没决出胜负，导致壮年男子苦于常年征战，老弱之人疲于水陆运输。项羽对刘邦说：“天下好几年不得安宁，是因我们两人争夺天下，我想与你单挑，决一雌雄，以便不要让天下百姓跟着受苦。”刘邦笑着推辞，说：“我只斗智，不斗力。”项羽命人出阵挑战。汉军中有位擅长骑射的楼烦人，楚军挑战了好几个回合，他都把他们射死了。项羽大怒，亲自披上盔甲手持大戟挑战。楼烦人想射项羽时，项羽瞪着眼睛，大声呵斥，结果那个楼烦人不敢正视项羽，不敢放箭，转身逃回了营垒里，再也不敢出来。刘邦派人去打听，才知道是项羽亲自出战。刘邦大吃一惊。于是，项羽就靠近刘邦在广武的两军阵前对话。刘邦数落项羽时，项羽大怒，想跟他决一死战。刘邦不答应，项羽暗伏弓箭手射中了他。刘邦受伤，逃进了成皋。
项羽听说韩信已经攻下河北，打败了齐国和赵国，且准备进攻楚国，就派遣龙且率军前去迎击。韩信与龙且作战时，骑将灌婴趁机率军进攻，大破楚军，杀死了龙且。韩信自立为齐王。项羽听说龙且兵败，很惊恐，就派盱台人武涉前去游说韩信。韩信不听。此时，彭越再次反叛，攻下梁地，断绝了楚军的军粮。
项羽于是对海春侯大司马曹咎等人说：“你们谨慎地守住成皋，即使汉军挑战，你们也千万不跟他们作战，只要不让汉军东进就行了。我15天之内一定要诛杀彭越，平定梁地。到时，我再回来跟你们会合。”于是，项羽率军向东进军攻打外黄和陈留。
外黄攻打不下。过了几天，汉军守军投降。项羽愤怒，命令城中十五岁以上的男子全部到城东去，准备将他们活埋了。外黄县令舍人的儿子才十三岁，他前去劝说项羽说：“彭越强行劫持外黄人，外黄人很害怕，才暂时向他投降。他们期待着大王到来。大王来了，却要把他们全部活埋。这样，老百姓怎么会归附您呢？从这里向东，梁地十多座城池都会害怕，再也没人肯投降您。”项羽认为他说得对，就赦免了那些即将被活埋的外黄人。项羽率军向东直到睢阳。听说此事的人全都争着归附他。
汉军多次向成皋的楚军挑战，楚军坚守不出。刘邦派人连续五六天侮辱楚军，大司马曹咎被激怒，率军渡过汜水。楚军刚渡到一半时，汉军发起进攻，大败楚军，尽数争夺了楚军的财物。
大司马曹咎、长史董翳、塞王司马欣都在汜水岸边自杀。大司马曹咎原来是蕲县的狱掾，长史司马欣是以前的栎阳狱吏，两人都曾有德于项梁，所以项羽很信任他们。此时，项羽正在睢阳，听说曹咎兵败，立即率兵赶回来。汉军正在荥阳东面围攻钟离眛。项羽赶到后，汉军畏惧楚军，全部逃进了险峻的山中躲藏去了。
这时，刘邦的兵势很盛，粮食充足，而项羽率领的军队却疲惫不堪，粮食也快吃光。刘邦派遣陆贾去劝说项羽，请他放了刘太公。项羽不答应。刘邦又派侯公去劝说项羽。项羽想了想，与刘邦订约，把天下从中间分成两半，划定鸿沟以西土地归汉，鸿沟以东地区归楚。项羽同意了这个方案，随即归还了刘邦的父亲和妻子。军中都高呼万岁。刘邦于是封侯公为平国君。
侯公却躲起来不肯见刘邦。刘邦说：“这是天下有名的辩士，所到之处可以倾国，所以才封给他平国君的称号。”项羽接受盟约以后，就率军向东撤走了。刘邦也打算率军西归。张良、陈平劝他说：“大王已拥有大半个天下，诸侯也都归附于您。楚军疲敝，粮食已经断绝，这正是上天灭亡楚国的时机啊！我们不如趁此机会消灭它。现在，您放过楚军不去攻打，这是‘养虎给自己留下祸患’啊！”刘邦听取了他们的意见。
汉王五年，刘邦率军追击项羽到阳夏南面后，就停止进军，与韩信、彭越约好时间，一起进攻楚军。刘邦到达固陵时，韩信和彭越率领的军队都没如约前来会合。楚军攻打汉军，大败汉军。刘邦只好逃回营垒，深挖壕沟，独自坚守。刘邦对张良说：“诸侯不遵守盟约，怎么办呢？”张良说“楚军将要被消灭了，可韩信、彭越等人还没有得到封地，他们自然不会来的。大王如果能跟他们共分天下，他们马上就可以到达；如果不能，那么天下事就难以预料了。您如果能把从陈县以东直到海滨的地区全部封给韩信；把睢阳以北直到谷地的土地划给彭越，让他们各自率军对楚军作战，那么楚军就很容易被打败。”刘邦说：“很好。”
于是，刘邦就派使者去对韩信和彭越说：“你们合力攻打楚军，楚军被消灭后，自陈县以东到海滨的土地划给齐王（韩信），从睢阳以北至榖城的地盘给相国（彭越）。”使者达到后，韩信和彭越都回报说：“请下令让我现在就率军攻打楚军。”韩信从齐国起兵。刘贾率领的军队从寿春一同进兵。他们屠戮了城父，到达垓下。大司马周殷背叛楚军，率领舒城的军队屠戮了六地，兼并了九江的军队，并跟随刘贾、彭越到垓下会合，进逼项羽率领的军队。项羽在垓下筑壁垒驻扎军队，兵员短缺，粮食已尽。汉军和诸侯率领的军队把垓下围了好几重。夜里听到汉军四面都唱起了楚地的民歌，项羽大惊，说：“汉军难道把楚国都占领了？为何有这么多楚国人呢！”项羽在夜间起来，到帐中饮酒。有个叫虞姬的美人因经常得到项羽的宠幸而跟随在他身边；还有一匹名叫骓的骏马，项羽经常骑着它四处征战。于是，项羽慷慨悲歌，自己作诗：“力拔山兮气盖世，时不利兮骓不逝。骓不逝兮可奈何，虞兮虞兮奈若何！”唱了好几遍，美人作诗应和。项羽哭着，流下了几行热泪，左右的人都跟着哭泣，悲伤得抬不起头来。
于是，项羽跨上战马，带领麾下八百多骑兵，准备趁夜突出重围，向南急驰而逃。天快亮时，汉军才发觉楚军突围了。刘邦命令骑将灌婴带领五千骑兵追击他们。项羽渡过淮河时，能跟上的骑兵只有一百多人。项羽来到阴陵，打听道路，问一位耕田的老汉。老汉骗他，说：“向左。”项羽率军向左走，结果陷进了大沼泽地里。因此，汉军追上了项羽。项羽于是又率军向东城突围。来到东城时，他身边只剩下二十八个骑兵。汉军骑兵在后面追赶的却有几千人。项羽估计这次难以逃脱，就对他的骑兵说：“我起兵至今已有八年，身经七十多次战斗，阻挡我的都被我攻破消灭，跟我交战的都被我征服，从未失败过，于是称霸而拥有天下。可如今，我竟被困在这里。这是上天要灭亡我，并不是我作战的过失造成的。今天，我必定要决一死战。我希望为各位痛快决战，一定要连胜三次，让各位突出重围；斩杀敌将，砍断敌军军旗，好让各位知道是上天要灭亡我而不是我作战的过失造成的。”于是，项羽将二十八个骑兵分成四队，分别向四个方向突围。汉军将他们包围了好几层。项羽对手下骑兵说：“我要为你们杀掉一名汉军将领。”他命令骑兵向四方奔驰而下，约定到山东边分三处会合。于是，项羽大声呼喊着奔驰而下。汉军纷纷后退。于是，他轻易斩杀了一名汉将。当时，杨喜为骑兵将领，率军追击项羽，项羽瞪着眼睛向他大吼，杨喜连人带马都受了惊吓，后退逃跑了好几里地。项羽与他的骑兵会合成三处。汉军不知道项羽在哪里，也兵分三路，重新包围了楚军。项羽奔驰到汉军中，又斩杀了汉军的一名都尉，杀死了几十个上百个汉军骑兵，重新聚集起他的骑兵时，发现只损失了两名骑兵。于是，项羽对他的骑兵们说：“怎么样？”骑兵们都佩服地说：“确实像大王说的那样。” 于是，项羽想向东渡过乌江。乌江亭长划着船前来送他，劝他说：“江东地方虽小，但也有方圆千里，民众有几十万人，也足以称王。希望您赶快渡江。
现在，只有我有船，即使汉军来了，也无法渡江。”项羽笑着道：“上天要灭亡我，我还渡什么江呢！况且，我带着八千名江东子弟渡江西进，如今却没有一个人能够回去，即使江东父老兄弟可怜我而拥立我为王，我又有什么面目去见他们呢？即使他们不说什么，我难道不内心惭愧吗？”于是，项羽对亭长说：“我知道，您是一位长者。我骑这匹马已经五年了，所向无敌。它曾经日行千里，我不忍心杀掉它，就把它赏赐给您吧！”于是，项羽命令骑兵们都下马步行，手持短兵器与汉军接战。项羽独自一人就杀死了几百名汉军士兵。项羽身上也有十几处伤。回头看见汉军骑兵中的骑司马吕马童时，他大声说：“你不是我的老朋友吗？”吕马童面对项羽，指给王翳说：“他就是项羽。”项羽又说：“我听说刘邦为得到我的人头出价一千金，封赏一万户，我把这个好处送给你吧！”于是，项羽自刎而死。
王翳割取了项羽的头颅。其余的汉军骑兵相互厮杀，争抢项羽的尸体。结果，自相残杀的有几十人。最终，郎中骑杨喜、骑司马吕马童、郎中吕胜、杨武各得到项羽的一部分尸身，五个人把所得尸身合在一起，正好是项羽的全身。于是，刘邦把悬赏的封地分成五份：封吕马童为中水侯，封王翳为杜衍侯，封杨喜为赤泉侯，封杨武为吴防侯，封吕胜为涅阳侯。
项羽死后，楚国各地投降了刘邦，只有鲁地不投降。刘邦于是率领军队准备血洗鲁地。因为，鲁地人恪守礼义，为君主誓死守节，于是刘邦派人拿着项羽的头给鲁地人看。鲁地的百姓这才归降。当初，楚怀王初封项羽为鲁公，等到他死后，鲁地又是最后投降。于是，刘邦以鲁公的礼节把项羽安葬在榖城。刘邦为他发丧致哀，哭祭一番，然后离去。
项氏宗族的各个支属，刘邦都没有诛杀，刘邦还封项伯为射阳侯。此外，桃侯、平皋侯、玄武侯都属项氏宗族，刘邦赐他们姓刘，以示亲近。项羽不是帝王，但在秦朝灭亡到汉朝建立这几年间，他是天下诸侯的盟主，是事实上的帝王。司马迁充分肯定他的反秦功绩，因而在写本纪时破例为项羽作本纪，位列秦始皇本纪后，并对其成败给予了相当中肯的评价。本篇选取了项羽一生中最为精彩、最能体现其英雄气概的部分，省略了项羽的身世、汉元年、汉二年发生的事，以及司马迁的评价。因此，我们在阅读此篇时不仅可以领略到其英雄事迹，还能感悟到司马迁破例为项羽作本纪的初衷。
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