为了颠覆秦朝统治，叛逆兵作出决定，由刘邦领兵向西略地入关，项羽往北救赵入关，并且商定“先入定关中者王之”。因为刘邦军纪严明，“所过毋得掠掳”，又采纳了拉拢秦将约其降的目标，很快崩溃了秦军，没有碰到大的抵当，就攻陷了咸阳。秦王子婴投降，秦朝灭亡。今后，刘邦听了张良、樊哙的奉劝，“封秦重宝财物府库”，还军灞上，又除秦苛法，“与父老约法三章”，规定“杀人者死，伤人及盗抵罪”。刘邦的一套体例，遭到了关中群众的拥戴，“秦民大喜，辩论牛羊酒食献飨军士”。刘邦又直言回绝：“堆栈里的粮食很多，并不贫乏粮饷，不要秦民再操心。”这更使得大师欢畅，都唯恐刘邦不为秦王。
第二天，刘邦只带领100马队，同张良、樊哙等几员将领来到鸿门，拜见项羽。项羽设席接待刘邦，一同退席的另有项伯、范增和张良。固然刘邦已经获得项羽谅解，但是，宴席上的氛围仍然非常严峻。范增几次举起所佩的玉玦向项羽表示，要他命令杀死刘邦，项羽都沉默不动。因而，范增招来武将项庄，暗嘱他以舞剑为名，在宴席上刺死刘邦。项庄当即进入军帐，舞起剑来。在这千钧一发的时候，项伯也拔剑起舞，几次挡住了项庄刺来的剑，庇护刘邦。张良见情势告急，也当即召樊哙持剑握盾突入军帐。樊哙瞋目站在项羽劈面，因为过分气愤，他的头发都竖了起来，眼角也张裂流着鲜血。当项羽问明他便是刘邦的卫士樊哙时，不尽奖饰说：“真是懦夫啊!”并赏赐给樊哙一斗酒和一只生猪腿。樊哙一面喝酒，大口吞下生猪腿，一面陈述刘邦的功绩，指出要殛毙刘邦是走秦朝的老路。在樊哙义正词严地指责下，项羽哑口无言，只好说：“将军请坐。”刘邦乘此机遇，假说上厕所，溜出军帐，骑上马返回灞上。
这就是汗青上闻名的“鸿门宴”。故事中“项庄舞剑，其意常在沛公(刘邦)”的情节，也成为人们常常利用的典故。
这时，项羽也破釜沉舟，在毁灭了秦军主力今后，到了函谷关外。他传闻刘邦已经攻破咸阳，收降了子婴，便肝火冲冲地突破函谷关，驻军鸿门，并筹办第二天击破刘邦军。这时，项羽的谋士范增也看破刘邦本来在山东时“贪于财贸，好美姬”，而入关今后，却“财物无所取，妇女无所幸”，申明他正在收揽民气，志气很大，也劝项羽要当即打击刘邦，不能给他以喘气、生长的机遇。当时，项羽军士40万，刘邦只要军士10万，如果项羽进击刘邦，是有掌控得胜的。
公元前203年秋，项羽兵疲粮绝，被迫与刘邦达成和议，平分天下，以鸿沟(今河南荥阳)为界，以西归汉，以东归楚。项羽偿还了刘邦的父亲和老婆。
“鸿门宴”后，项羽进入咸阳，放火烧了阿房宫，杀死秦王子婴，大肆劫掠。他仰仗手中武力，觉得天下今后已定，分封六国贵族、秦朝降将和有功将领18报酬王，自称“西楚霸王”，班师东归，都于彭城。刘邦被封为汉王，被迫进驻巴、蜀、汉中一带。项羽又封秦将章邯等三人在关中为王，用以堵塞刘邦东进的门路。刘邦也用张良计，烧毁所过栈道，借防备诸侯兵的攻击为名，向项羽表示再无东回的意义。
鸿沟和议后，项羽引兵东归了。但是，刘邦服从张良和陈平建议，持续挥戈东进。公元前202年，与韩信和彭越两支军队汇合，大败项羽于垓下，将项羽和楚军重重围住。在茫茫黑夜里，楚军四周都唱起了楚歌。项羽大惊，哀叹道：“汉军已全数占据楚国了吗?为甚么汉军中的楚人这么多?”在“四周楚歌”中，项羽感到了毁灭的运气就要到临，只得和身边的美人虞姬借酒消愁，乘着酒兴，慷慨悲歌：“力拔山兮气盖世，时倒霉兮骓不逝，骓不逝兮可何如，虞兮虞兮奈如何?”项羽歌罢，带着八百懦夫，乘夜突围，向南逃去。当逃到乌江时，汉兵已经追到，又拼杀了一阵，项羽遍体鳞伤，自度不能逃脱，便举剑他杀了。