獲秦將王離，殺死秦副將蘇角，迫使秦副將涉間自殺，解了鉅鹿之圍。在項羽軍與秦軍激戰時，各路諸侯援軍卻縮在壁壘上觀看，不敢參戰。戰鬥結束後，項羽召集援軍將領，他們「入轅門，皆膝行而前，莫敢仰視」。項羽成了諸侯軍的統帥。
鉅鹿之戰後，項羽乘勝追擊，秦軍節節敗退，軍心渙散。章邯見大勢已去，率二十萬秦軍投降了項羽。項羽卻在西進途中，在新安城（今河南繩池東）下令將這二十萬降卒全部坑殺。這時，另一路起義軍漢高祖乘秦軍主力被項羽牽制在鉅鹿，關中空虛，佔領了咸陽。
項羽大為不滿，率軍破關而入，進駐鴻門（今陜西臨潼東北）。當時項羽軍四十萬，漢高祖軍不足十萬，雙方力量懸殊。漢高祖自度力量不敵項羽，便採納張良計策，拉攏項羽叔父項伯，親自到鴻門請罪。鴻門宴上，觥籌交錯中閃爍著刀光劍影。項羽的謀士范增幾次舉起所帶玉塊，暗示項羽殺死漢高祖，項羽卻優柔寡斯，被漢高祖藉故逃脫。這就是歷史上有名的「鴻門宴」的故事。項羽依靠強大兵力，暫時壓制漢高祖。引兵進入咸陽，「殺秦降王子嬰，燒秦宮室，火三月不滅，收其貨寶、婦女而東」（史記？項羽本紀）。項羽挾其軍事上的餘威，以諸侯上將軍自居，發號施令。他自立為西楚霸王，取梁、楚之地九郡（佔有今江蘇、安徽、山東、河南部分地區），定都彭城（今江蘇徐州）。同時又割地封王，分封了十八個諸侯。封漢高祖為漢王，王漢中、巴蜀，企圖限制漢高祖勢力的發展，使其不得東進。結果養虎貽患，導致漢軍勢力日後捲土重來。
由於項羽分封不公，引起諸侯和功臣不滿。先是田榮據齊反楚，項羽急忙率軍*，漢高祖便乘隙東進。公元前二0八年八月，漢軍從漢中潛出故道，打敗項羽所分封的秦地三王，迅速東進，直抵陽夏（今河南太康）。接著，又乘項羽與齊軍交戰之際，一舉攻入楚都彭城，羽急忙率三萬精兵還救彭城。
此時，漢高祖仗恃兵多將廣，麻痺輕敵。項羽軍則收復失地心切，鬥志旺盛。三萬楚軍在項羽率領下，出山東經胡陵（今山東魚臺東南）趨蕭（今江蘇簫縣西北），直抵彭城漢軍側背。戰鬥從拂曉開始，楚軍勇猛頑強，邊打邊衝。到了午時，已將漢軍打得大敗。楚軍追到彭城東北的泗水，漢軍紛紛落水，死者十餘萬。漢軍向南方山地潰逃，楚軍追擊至靈壁（在今安徽省）以東的睢水上，又殲滅數十萬人�