刘邦率大军也往曲遇进发，途中遇韩王成与张良率军前来相助。两军联手夹击逃至曲遇的杨熊军，自是威力大增。再加上众将都拼命厮杀，很快便将秦军完全击溃。在张良的帮助下，刘邦从洛阳南出，乘势攻城略地，一连攻下韩地十余城，彻底击破杨熊之军。接着，刘邦便让韩王成留守阳翟重镇，让张良随自己西进，首先攻打洛阳。
洛阳，地处中原，山川纵横，六水并流，西依秦岭、东临嵩岳、北靠太行、南望伏牛；上有黄河之险，下有宛叶之饶；所谓“河山拱戴，形势甲于天下”。洛阳在秦末尚不发达，气势规模远不及荥阳，不过也是河南郡郡府所在，非等闲小城。
其时，刘邦在张良引领下，率大队军马，直奔洛阳而来。离洛阳城还有十三里处驻下兵马，此处名曰石楼驿。刘邦对众将说：“洛阳城内，最多一万军马，少有精兵良将。待明日早起，兵临城下，一鼓作气，将城池夺了。”曹参道：“抵近城前安寨，不可不防夜间劫营。”
刘邦说：“我人马突至洛阳城下，他那里只顾慌乱，谋求迎敌之计，哪有胆量来偷营？”又见各军走得乏了，肚中饥饿，下令安营扎寨，生火造饭，都去安歇。也恐生出意外，便安排两个校尉带领百十名军卒前后巡夜。
刘邦安排完毕，回到中军大帐安歇时已过初更。天空忽然狂风大作，地上残枝败叶随风乱卷，飞沙走石，刮得巡夜校尉睁不开双眼。正不知所措，只见夜空中一道闪电，将营盘照得如白昼一般。紧跟着就是震耳的雷声，惊得人心惊胆战。巡夜的军卒见雷声不绝，大雨将至，便思：这鬼天气，断不会有人来劫营，便都躲雨休息去了。
刘邦睡到半夜，忽然听得帐外乱纷纷一片喊杀之声，情知不妙，赶忙起身披甲取剑，出得帐来一看，果然是洛阳城中的秦军于夜间前来劫营。于是指挥军卒抵抗，但为时已晚。那秦军将士一边肆意砍杀猝不及防的楚军，一边纵火将营帐皆尽点燃，瞬间便是一片火海。曹参等警觉性比较高的将领及早组织军卒抵抗，于天亮前将秦军全部驱离。但整个大帐已是满目疮痍、一片狼藉。
经各军清点人数，死伤不计其数。
此次，遭秦军夜袭劫营之后，攻城军力大大受损，连攻洛阳不下，两军陷入僵持的局面。几日后，刘邦见洛阳一时难取，不得不引军南下，一举攻克宛城北面的阳城。尔后，刘邦率兵抵达南阳郡（今河南南阳市）。南阳郡守吕退入宛城固守，见宛城一时难以攻取，刘邦打算绕过宛城继续西进。
张良知道刘邦有意绕道西征，率兵直插函谷关，忙赶来劝说道：“此行甚为不妥！那年周文领军西伐，一路势如破竹，可谓顺风顺水。下洛阳，破函谷，兵锋直逼咸阳。谁料后来风云突变，只因一着不慎，竟致乾坤颠倒，胜负转换，落得兵败身死。何也？
人皆以为周文生不逢时，本可一战而定江山，偏出了个章邯来搅了他的好事。殊不知，‘善战者不会孤军深入，善除疾者防治于未然’。当时，荥阳未定，周文却孤军深入，数十万人马，疾行几百里，至于戏下，犹如强弩之末，其势不在。故一战而势衰，溃败而东窜。今沛公兵马声势皆不及周文，荥阳依旧未定，若贸然进关，难免重蹈覆辙。望沛公三思而后行。如果不攻下宛城就冒进，宛城的守军从后面追赶，强大的秦军在前面阻拦，这样就会导致我们腹背受敌，进退失据，非常危险。”
刘邦采纳了他的建议，立即更换了旗帜，率兵乘夜抄小路悄悄返回了宛城。拂晓时分，刘邦的军队再次把宛城重重围住。南阳郡郡守吕清晨起床，听闻刘邦率兵又把宛城围住了，便心生了自刎的念头。他的门客陈恢见状，赶紧制止道：“大人什么努力都没做，现在就自杀，是不是太早了！”于是出城去见刘邦，说：“我听说您应楚王之约，先攻入咸阳的人称王。现在您停下来攻打宛城。宛城是个大郡的都城，相连的城池有数十座，百姓众多，物资充足，官民都认为投降必定被杀死，所以都决心据城坚守。现在您整天停在这里攻城，士兵伤亡肯定惨重；如果您停止攻打宛城，率军继续西进，宛城的军队一定尾随而后；您向西前进就会错过先进咸阳称王的约定，后面又有宛城强大军队袭击的后患。替您着想，倒不如约定条件投降，封赏南阳郡郡守，让他留下来守住南阳，您率领宛城的士兵一起西进。那些还没有降服的城邑，听闻了这个消息，一定会争相打开城门欢迎您。您就可以畅通无阻地西进，没什么可担心的了。”刘邦对陈恢的建议很满意，同意引兵继续西进。于是封南阳郡守吕为殷侯，封给陈恢一千户。刘邦兵不血刃地轻取了宛城，解除了自己西进的后顾之忧，其军也兵威大振，南阳郡的其他城池见太守已降，纷纷望风而降。
刘邦再问计于张良说：“宛城已得，按先生所言，如此便可进关中入咸阳乎？”张良道：“非也，入秦之路非函谷一处。沛公可取道南阳，经丹水，下析郦，直趋武关。武关虽险，然疏于防范，只需出其不意，便唾手可得。再顺道西进，秦虽有终南之屏障，早已是惊弓之鸟，安能阻我？如此，秦可灭，大事可定矣！”
刘邦听了大喜道：“子房所论，确是妙策。”于是决意由武关入秦。晌饭过后，拔了营寨，仍派樊哙、周勃在前开道，令曹参引灌婴、傅宽、柴武、靳歙、陈仓等众将在后接应，又唤郦商与王吸、召欧殿后，尽起大军，往南而行。
樊哙领人马在前，走到一处名叫尸乡的地方，忽得探马来报，秦将赵贲正在北郊招兵买马。樊哙对周勃道：“那鸟人守在开封，折伤我许多兵卒。今不意间撞入来，正好擒拿了，日后也省个手脚。”周勃道：“正愁没处厮杀，既碰上，怎可放他走？只是人马少了些。”樊哙道：“我这里掩杀过去，他必不防，定让我随手擒了来。”商量好了，径奔前去。
赵贲在开封，见刘邦军马离去，自思人马不足，便到各处招募。这一日在尸乡，收拢数千散兵游卒，正要回开封去。只见人堆里叫将起来，忙问：“何事？”有人指向东边道：“一彪军马飞奔而来。”赵贲到前面看时，见远处尘土飞扬，一伙人马杀将过来。慌忙提斧上马，引了带来的兵将，迎上前去。只见一个黑脸大汉，手持长戟，纵马杀来。赵贲认得是樊哙，暗道：“这厮怎在这里？”抡斧相迎，交手三十余合，未分胜败。赵贲帐下骑尉祖灏，见主将不胜，拍马挺枪，赶来相助。周勃瞧见，恐樊哙吃亏，便去身后摘下大弓，开弓搭箭望祖灏面门射去。祖灏正往前冲，猝不及防，那支箭不偏不倚，正中额头，撒了枪，倒栽下马来。赵贲听到身后声响，吃了一惊，愣了神，那樊哙戟快，赵贲躲闪不及，肩头上挨了一戟。虽披了厚甲，却也见了血，惊出一身冷汗，回马便走。樊哙领了兵卒，趁势杀将过去。那些新收的士卒，大多赤手空拳，没有兵器，自然顾命要紧，拔腿先散了。
开封来的兵抵挡不住，拥着赵贲连忙往东逃窜。樊哙引军驱赶一阵，见去的远了，便收了兵马。抢得不少锣鼓器械，欢欢喜喜，归来报功。
刘邦率军抵达丹水时，已有兵马七万余众。接下来刘邦率军经析县、过武关，到达峣关。那峣关前据秦岭，背靠蒉山，地势险要，是由武关北上咸阳的最后一道关卡，易守难攻，也是进入咸阳的咽喉要道，自古以来为兵家必争之地。
峣关守将韩荣是秦王所倚重的将军。听说刘邦带兵来攻，即扬言：“刘邦要攻打峣关进入咸阳，除非把脑袋留下来。”韩荣的话从军中传到刘邦耳中，刘邦大怒，即刻点兵要进攻峣关。谋士张良见状，忙劝阻道：“主公息怒，为臣之见，取得峣关易如反掌。”
刘邦怒气未消地说：“我就不相信，我的大军攻不下一个小小的峣关，杀不了一个小小的韩荣。”张良分析道：“主公，依臣看，我们的大军攻破峣关当无问题。可是，我们的目的绝不在此呀。进入咸阳才是夺取天下的第一步。怎么能以全部人马在峣关与韩荣拼个鱼死网破，让他人捡了大便宜呢！”
刘邦问道：“可是不夺下峣关，怎么能进入咸阳呢？”
张良道：“峣关乃咸阳屏障，兵精关险，一夫当关万夫莫开，只可智取，不可强攻。”
刘邦忙问道：“此话怎讲，难道先生有更好的办法吗？”
张良道：“依臣看，守关的秦将都是一些商人子弟，他们唯利是图，如果我们一方面派人用重金收买，贿赂他们，另一方面遣人在关前土道旁边及山上遍插旗帜设置疑兵，峣关一定会不攻自破。”刘邦听张良这样说，连声赞叹道：“妙计！妙计！”
张良与刘邦定下取关之计后，遂派谋士郦食其携带黄金，贿赂了守关的秦将，又进入关内见到了韩荣。郦食其说道：“将军，秦二世无道，天下共同讨伐，末日已经来临。良禽择木而栖，良臣择主而事，若将军可怜天下苍生，当同天下英雄一道伐无道、诛暴秦。我主沛公，乃天下良主，若将军能够开城迎纳沛公，将军何愁禄位不永。望将军深思。”
韩荣答道：“先生所言，似乎有一定的道理。可本人食秦之禄已久，实不忍做出背叛朝廷的不仁不义之事。这样吧，请先生给我三天时间，让我与各位将领共同商议一下。或战或降，但凭大家议决。三天以后请先生再来。”郦食其离开峣关，回到刘邦的军中，把与韩荣商谈的情况向张良做了汇报。
张良听了汇报后大喜，说：“韩荣已经上钩了，我们可乘机加些诱饵，再努把力。”韩荣送走郦食其后，便召集部将研究战局，并把郦食其所说的话告诉了部将，请大家讨论决定。意见很不统一，有的主张抵抗到底，誓死以报秦二世，而有的则主张开关投降，意见分歧很大。由于部将之间争论不休，和战未定，则备战之事亦懈怠下来。三天后，郦食其再次来见韩荣，韩荣便告诉他，由于部将不同意，故不能开关投降。郦食其见状便说：“将军对秦二世的忠心令人敬佩，将军的处境沛公亦深深理解。为表示敬意，沛公特命我向将军奉上黄金千两。同时，沛公亦下令我军暂时退兵，等待援军到来。”韩荣拒绝道：“我与沛公互为敌军，焉有受赠之理？这些黄金还望先生带回。”郦食其道：“将军，今日不受沛公之礼，是绝情于沛公。他日各路诸侯的大军一到，关破而兵败，将军怎好与沛公相见。依我之见，将军莫若收下此礼，日后也好见面。”韩荣道：“既然先生这样说，我权且收下。还烦先生转告沛公，我的意见我们双方罢兵议和，免致生灵涂炭。”郦食其连连点头道：“当然，当然！”遂辞别韩荣返回了汉营。刘邦即命偏将陈沛带人化装成百姓从小路绕到关后，放火烧山；同时命令樊哙率军在关前鼓噪进军，拼力攻关。韩荣自接受刘邦所送的黄金之后，认为双方会平安无事，于是开始饮酒作乐，毫不防备。待汉军攻至关前，已无暇组织防御，只好弃关而逃。刘邦于是率军进逼蓝田，抵近咸阳。
而此刻秦廷之内，正经历一场血拼！秦二世嬴胡亥，本为纨绔子弟，是秦始皇第二十六个儿子，也是秦始皇之少子，太子扶苏之最小的弟弟，在始皇众多儿子中最为不肖，且素无王子风度，其登皇位完全是赵高一手策划。当初，始皇帝出游南方病死于沙丘，胡亥在赵高、李斯谋划之下，篡位称帝；又在赵高唆使下，杀兄杀臣，把坏事做绝。
胡亥登基为帝后，对众多兄弟姐妹进行残忍杀戮。最初，他下令将十二个兄弟处死于咸阳街头。接着，又在杜邮将六个兄弟和十个姐妹碾死，刑场惨不忍睹。扶苏之大弟将闾等三人，也都是胡亥的哥哥，最终也都被逼自尽。他们三人比其他兄弟都沉稳，胡亥一时找不出罪名害他们，只得先将他们关进宫内。待其他兄弟被杀后，赵高又逼他们自尽。将闾对赵高派来监刑的宦官说：“我们素按宫中礼节行事，其间并无任何过错；而对于朝廷礼制，我们更是无有过失，为何还说我们不是忠臣，却要我们自刎？”
监刑的宦官自是理屈词穷，却答：“我们也只是奉命行事而已。”将闾三人知不能得免，只得相拥而泣、伏剑自刎。
在被胡亥所害的诸多兄弟当中，公子嬴高死得稍好一些。嬴高见兄弟姐妹接二连三被胡亥迫害致死，自己也难逃厄运。但为了不连累家人，他决心以死来保全家人。临死前嬴高上书胡亥道：臣愿于骊山为父殉葬。胡亥从之，于是就赐他十万钱，成全了公子高。
胡亥在赵高的唆使之下，对自己的兄弟姐妹施以酷刑，对其他异己大臣更是大开杀戒。右承相冯去疾和将军冯劫为免遭羞辱而自尽，选择了撞阶、自刎而死。一面是手足相残，弑杀无忌；一面又是封官许愿，任用亲信，在杀死大臣的同时，赵高将自己的亲信安插进朝廷，弟弟赵成做了郎中令兼中车府令，女婿阎乐统辖京城禁军兵马，做了都城咸阳县令等，再由他们网罗党羽，赵高死党一时遍布朝中。
赵高哄得二世皇帝再也无心过问朝中之事，整天躲在宫内遛狗走马、观花斗鸟，与身边近侍美人嬉戏玩耍，逍遥不暇，对赵高不加防备。当时，朝中许多大臣都已被杀，但赵高仍不满足，又唆使胡亥对地方官吏下手。胡亥即位翌年年初，也效法父皇巡游天下，南到会稽，北至碣石，最后从江东返回咸阳，巡游途中，赵高向胡亥说道：“此次陛下巡游天下，应该趁机树立威信，把那些不听话的官吏杀掉，借以巩固威信。”于是，胡亥不问青红皂白，连连诛杀异己。此时，宗族亲戚俱各心怀恐惧、朝不保夕；文武百官无不战战兢兢，如履薄冰，人人自危。
胡亥肆无忌惮，挥霍无度地放纵享乐，却不知赵高已为自己掘好了坟墓；而埋葬整个秦王朝的刘邦大军、项羽大军，正一步步向自己逼近。
一日，赵高命人将一只鹿牵至朝堂之上，假意对秦二世说道：“有人送给臣一匹名贵宝马，为臣不敢据为己有，现特牵来献于陛下。”
秦二世虽玩物丧志，视朝政如同儿戏，糊里糊涂的，但马和鹿还是分得清的。他见赵高命人拉来的明明是一只鹿，却说是一匹马，便笑着对赵高说：“丞相可别开玩笑了。这明明是只鹿，如何说是马呢？”赵高却绷着脸道：“怎么不是马呢？是鹿是马，就请大家评说！”
于是，秦二世转问朝堂中的大臣。有的大臣懂得赵高的险恶用心，就附和着说道：“分明是匹好马呀！”
有的害怕赵高，敢怒不敢言，遂一声不吱；只有极少数大臣不惧赵高**威，仍坚持说是“鹿”。数日后，朝中那些坚持说“鹿”者，均被赵高借口办罪下狱，有的还被杀死于狱中，而附和赵高说是“马”者，被升了职。自此之后，再也无人敢在二世面前说赵高不是了。刘邦所率义军已攻破武关，直向关中都城咸阳扑来。二世闻报，直吓得浑身筛糠，连忙派人将赵高叫来，让他火速发兵前去抵抗。赵高害怕秦二世知道真相后怪罪自己，于是便称病不朝。