這時候，范增聽說了劉邦打敗楊熊之事，想逼迫章邯早日決戰(zhàn)。就派趙國的別將司馬卬偽裝成想渡過黃河，進入函谷關的架勢。司馬卬從一側繞過了秦軍，吸引章邯主力部隊回防撤離，希望將章邯的目光吸引到劉邦身上。并對劉邦傳達項籍的指示，希望劉邦在黃河渡口阻攔秦軍，逼迫秦軍決戰(zhàn)。劉邦此時面臨兩難，一是與項籍合擊章邯從函谷關入，一個是摧毀黃河渡口從武關入。
張良對劉邦說：“函谷關天險，一夫當關萬夫莫開，實難攻破。雖破關之后一馬平川暢通無阻，但是必然重兵把守。項羽現在是上將軍，我們尚歸屬項羽節(jié)制。如今諸侯以項羽為首，項羽到時，恐增變數。如今我軍已破楊熊，武關道雖然山巒起伏，坎坷難行，但是秦兵主力已然不在。我軍可以先取陰平，截斷黃河渡口，佯攻函谷關，，然后在取武關，攻入咸陽?！?p> 于是劉邦就向北進攻平陰，拿下緱氏，截斷黃河渡口，逼迫秦軍與諸侯聯軍決戰(zhàn)。劉邦又在在尸鄉(xiāng)北面打敗趙賁，樊噲率先登城，斬首八人，俘虜四十四人，被賜爵，封號賢成君。胡亥派人斥責章邯未能擊敗項羽轉攻劉邦。
注：趙賁應該是秦國的大將，率領的秦國中央軍來剿滅劉邦，不可能是地方郡兵。因為郡兵一般都是防守的，很少敢出城和劉邦這種名頭很響亮的人交戰(zhàn)。并且諸將不敢西進，也說明西進道路上布滿了秦軍主力。
章邯等人在戰(zhàn)場兵力不足，劉邦部又擊敗楊雄，章邯分兵乏術，心里恐懼，派長史司馬欣回去請示。宦官趙高對于軍事完全不通，只暫時拖延不見。
公元前207年5月，司馬欣因有恩于項氏，一心想投降項籍，所以決定策反章邯。長史司馬欣逃跑，不敢原路返回，就從小路快馬奔回棘原軍中。趙高派人追趕，沒有追上。司馬欣回到軍中，向章邯報告說：“趙高在朝廷中獨攬大權，我們下面的軍官根本見不到皇上。如今仗能打勝，趙高必定嫉妒我們的戰(zhàn)功；打不勝，我們更免不了一死。將軍想想退路吧！”司馬欣故意說成趙高想要謀害自己，更想把罪責嫁禍于章邯，以此來促使章邯投降楚軍。
公元前207年6月，陳馀給章邯寫了封信，說：“白起身為秦國大將，向南拿下了楚都鄢郢，向北屠滅了馬服君趙括，攻城略地，數也數不清，最后還是慘遭賜死。蒙恬也是秦國大將，北面趕跑了匈奴，在榆中開辟土地幾千里，最終也慘死于陽周。如今將軍您做秦將已三年了，士卒傷亡損失以十萬計，而各地諸侯一時并起，越來越多。那個趙高必然嫁禍于你，借以推卸責任。將軍在外時日已久，朝廷情況你又不知，有功也是被殺，無功也是被殺。將軍何不倒戈與各路諸侯聯合，簽訂和約，共同攻秦，割地為王呢？”
章邯猶疑不決，司馬欣拉攏董翳共同勸說章邯投降。章邯終于痛下決心。才秘密派軍候始成，到項籍那里去，想要訂立和約。項籍因項梁之死不肯答應。
項籍見秦軍士氣低落，命令蒲將軍日夜不停地率兵渡過三戶津，在漳河之南駐扎下來。楚軍與秦軍交戰(zhàn)，章邯內心已亂，兵力又處于劣勢，秦軍戰(zhàn)敗。項籍又率領全部軍兵在汙水攻擊秦軍，秦軍又再次敗退。
這時候，劉邦又向南進軍，假意與秦軍在洛陽東面交戰(zhàn)，戰(zhàn)事不利退回到陽城。暗中聚集軍中的騎兵，在南陽縣東面和南陽太守呂齮交戰(zhàn)，打敗了秦軍，攻取了南陽郡。南陽郡守呂齮逃跑，退守宛城。
公元前207年7月，張耳的寵臣申陽加入了項籍的諸侯聯軍。
章邯又派人來求見項籍，商談投降之事。諸侯聯軍人數眾多，糧草不足以持久，秦楚又相持不下。項籍召集軍官們商議說：“部隊糧草不多，我想答應他們來訂約?！敝T侯疲于征戰(zhàn)，紛紛贊同。
項籍就和章邯約好日期在洹水南岸的殷墟上會晤。訂完了盟約，章邯見了項籍，禁不住流下眼淚，向項籍述說了趙高的種種劣行。項籍答應封章邯為雍王，安置章邯在項籍的軍中。
劉邦打算率兵繞過宛城西進，張良進諫說：“沛公雖然急于入關，但目前秦兵數量仍舊很多，又憑借險要地勢進行抵抗。如果現在不攻下宛城，那么宛城的敵人從背后攻擊，前面又有強大的秦軍，這樣就會腹背受敵?！?p> 劉邦采納張良的建議，連夜率兵從另一條道返回，又如張良所說更換旗幟，黎明時分，把宛城緊緊圍住，圍了好幾圈。
南陽郡守見到此情此景想要自刎。他的門客陳恢說：“現在自刎還太早，事情還有很大轉機?！庇谑顷惢衷竭^城墻去見劉邦，說：“我聽說您和諸侯約定，先攻入咸陽的人可以做關中王?，F在將軍停下來攻打宛城。宛城是個大郡的都城，相連的城池有幾十座，人民眾多，積蓄充足，官民都認為投降肯定要被殺死，所以都決心據城堅守?，F在將軍停在這里攻城，必定傷亡慘重。如果率軍離去，宛城軍隊一定在后面追出。這樣，您向西前進就會錯過先進咸陽在那里稱王的約定，后面又有宛城強大軍隊襲擊的后患。我覺得，您倒不如約定條件投降，封賞南陽太守，讓他留下來守住南陽，您率領宛城的士兵一起西進。那些還沒有降伏的城邑，聽到了這個消息，一定會爭著打開城門迎接您。您就可以通行無阻地西進，沒有后顧之憂了?！眲詈荛_心的接受了陳恢的建議，于是封宛城郡守為殷侯，封給陳恢一千戶食邑。
公元前207年8月，李斯死后，趙高名正言順地當上了丞相，事無大小，都完全由他決斷，幾乎成了攝政王，漸漸不把胡亥放在眼中了。趙高想要謀反，又怕群臣不肯聽從于他，就設下一計，帶來一只鹿充作馬獻給胡亥。胡亥笑著說：“丞相錯了，這是一只鹿。”問左右大臣，左右大臣有的沉默，有的故意迎合趙高說是馬，有的說是鹿。胡亥見眾口不一，以為自己是沖撞了神靈，才會認馬為鹿，遂召太卜算卦，太卜道：“陛下祭祀時沒有齋戒沐浴，故至于此。”胡亥信以為真，便在趙高的安排下，打著齋戒的幌子，躲進上林苑游獵去了。趙高就在暗中假借法律陷害那些說是鹿的人。以后，朝堂之上在沒有人敢忤逆趙高。
劉邦率兵繼續(xù)西進，所經過的城邑沒有不降服的。到了丹水，高武侯戚鰓（戚夫人之父）、襄陽侯王陵也在西陵加入劉邦的隊伍。劉邦聽說了鄱君吳芮派別將梅鋗在攻打胡陽，想繼續(xù)擴充隊伍，又折回胡陽和吳芮的部隊共同作戰(zhàn)，一起降服了析縣和酈縣。打酈縣時因為樊噲擊退敵軍，斬首二十四人，俘虜四十人，立邦對他再加封賞。酈商率軍另外又平定了十七個縣。張良也在此時結識了吳芮。
注：這兩個王陵是不是一個人，史料并無記載。
無諸率領閩中甲兵跟隨劉邦，騶搖、梅鋗率領百越兵也跟劉邦從武關道一同西進。
張蒼是陽武人，他非常喜歡圖書、樂津及歷法。在秦朝時，他曾擔任過御史，掌管宮中的各種文書檔案。后來因為犯罪，便逃跑回家了。等到劉邦攻城略地經過陽武的時候，張蒼就以賓客的身份跟隨沛公攻打南陽。