秦二世三年(公元前207 年)十月，楚國上將軍宋義率領軍隊來到安陽縣，駐留四十六日不率軍前進。項羽說：“秦軍包圍趙軍，戰事十分危急，應該迅速帶兵渡過黃河。我們楚軍攻擊秦軍的外圍，趙軍則在城內呼應，這樣一定能打敗秦軍了!”

　　楚國上將軍宋義準備讓秦趙兩軍先斗，待到秦軍疲憊之時再進攻。而這時天氣寒冷，軍中糧食不足，要靠趙國供給，所以項羽認為宋義的計策并不可行。十一月，項羽早晨進見宋義，就在他的營帳中斬下了他的頭，下令全軍說：“宋義與齊國合謀反叛楚國，楚國暗中命令我項籍殺宋義!”在這時，將領們都被震懾，沒人敢有異議，都說：“首先建立楚國的，是將軍家族，現在將軍你是在誅殺謀亂的臣子。”于是相議擁立項羽為臨時上將軍，并派人向楚懷王報告，懷王便任命項羽為上將軍。

　　秦國供應軍糧的甬道連接到了黃河邊，圍攻趙國巨鹿的秦將王離見糧食供給充足，便加緊攻打巨鹿。巨鹿城內糧食耗盡，兵卒人數少，張耳多次派人召請陳馀前來救巨鹿。陳馀估計因兵員少，不能戰勝秦軍，便不敢前去救巨鹿。過了幾個月，張耳大怒，埋怨陳馀，派人前去責備陳馀說：“當初我和你約定為生死之交，現在趙王和我早晚就會戰死，而你掌握著兵卒幾萬人，不肯來相救，哪里能說什么同生共死!如果信守前言，為什么不與我一起同秦軍拼命!況且也許有十分之一二能保全。”陳馀說：“我估計前往巨鹿不僅不能救趙軍，還會白白葬送全軍。我之所以不去一起赴死，是想為趙王、張君報復秦國。現在一定要共同赴死，就像把肉塊丟給餓虎一樣，有什么好處呢!”來使約請陳馀出兵共同戰死。陳馀于是讓他們帶領五千人先試攻秦軍，到秦軍陣前交戰，五千人全部戰死。在這時，齊國的軍隊、燕國的軍隊都來援救趙國。張耳的兒子張敖也到北面收集代地的兵卒，收得一萬多人。張敖帶領軍隊來到，與諸侯軍隊都在陳馀軍旁邊駐守營壘，不敢攻擊秦軍。

　　項羽殺死了卿子冠軍宋義，聲威已震動楚國，于是派遣當陽君、蒲將軍率領士卒二萬人渡過黃河援救巨鹿，交戰稍有勝利，便截斷了秦所筑的糧道，阻斷了王離軍隊的糧食供給。陳馀又向項羽請求派出救兵。項羽于是帶領全軍渡過黃河，并把船全部沉沒到黃河中，打破釜、甑等炊具，燒毀廬舍，帶上三天的干糧，以表示士卒要決死戰斗，沒有一人存僥幸生還之心。

　　到了巨鹿城外，包圍王離軍隊，與秦軍遭遇，經過九次大戰，大敗秦軍。諸侯軍隊這時才敢合擊秦軍，俘虜了王離。在這時，楚軍在諸侯軍中最勇猛，諸侯軍來援救巨鹿的有十多個營壘，沒有哪個營壘敢開營出兵。到楚軍攻擊秦軍時，諸侯將領在營壘上觀戰，楚軍戰士沒有不是以一當十的，他們的呼聲震動天地，諸侯軍隊個個恐懼。

　　楚軍打敗秦軍后，項羽召見各諸侯將領，諸侯將領進入項羽的營門，個個都屈膝前行，沒有人敢仰頭看項羽。項羽從此才成為諸侯的上將軍，各路諸侯都服從他的指揮。