此时秦军士气正盛，救赵诸军驻扎在巨鹿城北，没有人敢前去迎战。项羽为报秦军杀叔父项梁之仇主动请缨，于是楚王便以宋义为上将军，项羽为次将，范增为末将，率军六万余北上以解巨鹿之困。另一边楚王又派刘季西入关中，或为奇兵起到围魏救赵的作用。
援赵大军进至安阳宋义被秦军的气焰所吓倒不敢前进，项羽痛斥宋义的怯懦行为并杀死了他。楚怀王遂封项羽为上将军，并令黥布和蒲将军两支楚军也归其指挥。
项羽率所有军队悉数渡黄河前去营救赵国以解巨鹿之围。楚军全部渡过漳河以后，项羽让士兵们饱饱地吃了一顿饭，每人再带三天干粮，然后传下命皆沉船，破釜甑，就这样，没有退路的楚军战士以一当十，杀伐声惊天动地。经过九次的激战，楚军最终大破秦军。章邯退至棘原驻扎，项羽驻扎在漳水南岸，两军相持，没有交战。
秦国自章邯出征捷报频传，以为天下传檄可定，赵高此时已然动了心思，必要治秦于死地，于是赵高设计陷害李斯，胡亥被赵高迷的早已言听计从，就认定李斯谋反，最终李斯被腰斩于市，灭三族，也算报了韩非之仇。接着赵高又准备谋害章邯，就派人责备章邯。章邯恐惧，派长史司马欣去请示，司马欣到了咸阳，留在司马门三天，赵高不接见，有不信任之意。长史司马欣心里害怕，急忙逃回军中。他怕有人来追杀，没有敢走原路。赵高果然派人追杀他，没有追上。
司马欣到了军中，向章邯报告说，陈余也送给章邯一封信说：白起为秦将，向南攻拔鄢郢，向北坑杀马服，攻城略地，不可胜数，而最后竟然赐死。蒙恬为秦将，北逐匈奴，开辟榆中几千里的地域，最终竟然斩于阳周。将军此时的秦国已经不是始皇时候的秦国了，如今将军为秦将三年了，所损失的士卒以十万计，而诸侯军同时并起越来越多。那个赵高一向谄谀为时已久，眼下形势危急，打算用法杀死将军，借以推卸责任，另外派人替代将军，以此来摆脱祸患。将军在外时日已久，朝廷中很多人与你有隔阂，有功也是被杀，无功也是被杀。况且天要亡秦，无论是愚笨的人还是聪明的人全都知道。如今将军在内不能直言规谏，在外为即将灭亡的国家的将领，孑然孤立而想长期存在，岂不可哀。将军何不倒戈与各路诸侯联合，签订和约，共同攻秦，割地为王，南向而坐，称孤道寡。
章邯犹豫不决，暗中派军侯始成到项羽营中，想要签署和约。和约没有商妥，项羽让蒲将军昼夜领兵渡过三户津，扎营漳水南岸，与秦军交战，又一次打败了秦军。项羽率领全军士卒在纡水上攻击秦军，把秦军打得大败。
章邯又派人去见项羽，打算订立和约。项羽召集军吏商量说军中粮食越来越少，自我打败章邯名声大噪，六国也惧我如虎，如今看我等僵持也是想坐山观虎斗，不如就允许他签订和约。于是项羽就与章邯订期在桓水南岸殷墟相见。已经缔结了盟约，章邯见到项羽，涕泪交下，向项羽诉说赵高的种种行径。项羽就立章邯为雍王，安置在楚军营中，使长史司马欣为上将军，率领秦军为先行部队。项羽以臣下身份立章邯为王也是正常的，毕竟不是封王。