形势很危急，章邯只好再一次派人去见项羽希望能够订立合约。因为粮草不足，项羽这一次答应了章邯订立合约的要求。双方约好日期之后，决定在桓水南岸的殷墟会晤。合约定好之后，章邯见到项羽，忍不住流下眼泪，哭诉赵高对自己的不信任和迫害，项羽听了之后也是感慨万千，当时就封章邯为雍王，就在项羽军中效力。随后司马欣被任命为上将军，归顺的秦军由他统领，并担任攻打咸阳的先锋部队。
各路诸侯的军队大部分都是起义的农民，很多都受过徭役之苦，还曾被派往边疆，路途中，秦军对他们打骂无常。现在他们投降了，诸侯的士兵们就趁此机会侮辱使唤秦军。等到了新安县的时候，秦军就开始私下议论：“章将军带我们投降了，能入关灭秦当然很好，但是如果不能进入关内消灭秦国的话，诸侯的军队就会把我们作为俘虏带回关东，秦朝就会杀掉我们的家人，到时候该怎么办？”他们的这些议论被诸侯军的将领得知后报告给了项羽，项羽和众人一商量，也担心降军中有人不服，恐怕会临阵倒戈，那样是很危险的。所以连夜将投降的二十万秦军活埋了，只带着章邯、司马欣、董翳等进入秦朝的土地。
鸿门宴
项羽带兵一路向西前往函谷关。谁知道函谷关却关门紧闭，不让进出。项羽派人一打听，才知道是刘邦已经占领了关中之地，不让外人进出。项羽很生气，当即就派当阳君等人去攻打函谷关。项羽攻下了函谷关，又一路西行，将大军驻扎在了新丰、鸿门一带。这个时候，刘邦的军队在灞上。
刘邦的左司马曹无伤觉得自己的主公怎么都不是项羽的对手，心里就盘算着去投奔项羽。他偷偷派人过去跟项羽说：“刘邦想要在关中做老大，他已经把秦朝留下来的财宝都据为己有了。”项羽一听大怒，当即就想要去攻打刘邦。当时的情况是，项羽有四十万的军队，刘邦则只有十万人，项羽占据优势。项羽的谋士范增也很同意攻打刘邦，他对项羽说：“刘邦在山东的时候，就是一个流氓，贪财还好色；谁知道进了关中，什么财产也没有抢，也没有亲近女色，从这就可以看出他是一个有着大志向的人。这样的人绝对是一个对手，还是早点除去为好。”
当时张良在刘邦手下做事，张良曾经救过项羽的叔叔项伯的命，项伯得知项羽要诛灭刘邦的消息后，十分担心张良的安危，在晚上偷偷跑到了刘邦的军营中去见张良。张良听完事情的原委后，对项伯说道：“现在事情紧急，我不能逃走，一定要先去告诉沛公。”于是张良就去见刘邦，把项伯说的情况又复述了一遍。刘邦听后大惊，对张良说道：“请先生去把项伯请来，我要像对待兄长那样对待他。”于是张良又去叫来了项伯。刘邦一见项伯，立即端着酒杯去敬酒，恭恭敬敬地说道：“我自从进到关内一来，一向是秋毫无犯，把所有的财富都封存起来，就是为了等待项将军的到来啊！至于封锁了函谷关，那也只是为了保证关内的太平而已。我对项将军绝对是忠心耿耿的，怎么可能会造反呢？还请您回去一定替我辩解辩解。”接着，刘邦又趁机跟项伯结成了儿女亲家。项伯说道：“我回去一定劝劝项羽，但是您明天最好能自己亲自去一趟道个歉。”刘邦答应了。
项伯回到军中后，将刘邦的话都告诉了项羽，又劝项羽说：“如果没有刘邦，我们又怎么会如此轻易地进入函谷关呢？现在人家有了功劳，您不但不奖赏人家，反而要杀人家，这要是传出去，肯定会被天下人所不齿的。还是让他明天亲自过来一趟，大家谈谈话，交流一下，把话说清楚以后再做决定。”项羽觉得项伯的话有道理，于是就答应了，传令下去说明天不开战。范增听说后又赶来见项羽，询问是什么情况。项羽把明天刘邦要过来的消息告诉了范增，范增建议项羽在酒宴中杀了刘邦，项羽同意了。
到了第二天早上，刘邦果然来了，还带着张良、樊哙等一帮亲信。见到项羽后，刘邦又不住诉说自己的无辜：“我当初跟将军您一起攻打秦国，将军您在河北作战，我在河南，实在是没想到我竟然能够侥幸先进入了咸阳城。但我对您的忠心苍天可表，一定是有什么可恶的小人乱嚼舌根，才令我们二人生了嫌隙。”项羽回答道：“还不是你沛公的左司马曹无伤，如果不是他来跟我说，我又怎么会这么做。”说完客套话后，双方谦让着入了席，项羽和项伯面朝东坐，范增面朝南坐，刘邦面朝北坐，张良面朝西坐。酒席期间，范增使了好几个眼色给项羽，示意他杀了刘邦，怎奈项羽都装作没看见。
范增见项羽优柔寡断下不了决心，就找了个借口出去见项庄。他对项庄说：“大王为人心太软，你现在借口舞剑助兴，趁机把刘邦杀掉。刘邦不死，我们就不得安生。”于是项庄进到营中，先是敬了一圈酒，又对项羽说：“大王跟沛公在一起喝酒，军营里实在没有什么可以娱乐的，不如我来舞剑给大家看吧。”项羽答应了。项庄于是拔剑起舞，几次都差点杀了刘邦。坐在旁边的项伯看出了眉目，于是也站起来拔剑起舞，处处阻挠项庄。
坐在旁边的张良此时也看不下去了，连忙出去找樊哙。樊哙看见张良后询问里面的情况，张良跟他一一都说了，樊哙听后很生气地说道：“人为刀俎，我为鱼肉。我要进去救沛公。”说完拿着剑盾就往里冲，站岗的士兵都阻拦不了他。樊哙进到营帐后，面朝西站好，怒目而视项羽，眼珠都好像要裂出来一样。项羽见闯进来一个陌生人，立刻挺直了身体、手握腰间的宝剑问道：“你是什么人？”跟在后面的张良说道：“他是沛公的侍卫，叫樊哙。”项羽见樊哙气度非凡，心里也十分敬重，于是说道：“真是一位壮士啊！赐给他一杯酒喝。”樊哙说道：“有酒怎么能没有肉？”于是项羽又命人给他切了大半块生猪肉。樊哙将盾牌搁在地上，然后把猪肉摆在盾牌上，拔出腰间的剑就切着吃了起来。没一会就吃完了。项羽很高兴，又问道：“壮士还可以再多喝几杯吗？”樊哙冷冷地答道：“我死尚且不怕，又怎么会怕喝几杯酒。之前秦国那么残暴，杀人成性，闹得天下都不太平，所以天下的百姓都背离了他们。楚怀王曾经跟诸位将军约定，谁先进入咸阳城，谁就是关中王。现在沛公先进来了，他不但没有以关中王自居，反而把一切都收拾妥当，日夜等待将军您的到来。如此大的功劳，您不但不奖赏，反而还要率兵攻打他，您这是在走秦国灭亡的老路子啊！实在是太不应该了。”项羽被樊哙这番话说得是哑口无言，只是讪讪地说道：“壮士坐下吃肉、喝酒。”樊哙于是挨着张良坐了下来。
没过一会，刘邦借口上厕所，偷偷把张良和樊哙也叫了出来。刘邦说：“现在如果偷偷跑掉的话，就没办法告辞了，该怎么办呢？”樊哙说道：“成大事者不拘小节，现在我们就是人家案板上的肉，只有任人宰割的份，不逃还等什么？”张良问道：“您出来的时候带什么礼物没有？”刘邦答道：“我准备了一双白璧想要献给项羽，还有一对玉斗想要给范增。现在他们正在气头上，我也没敢说。不如你替我给吧。”于是刘邦就这样在樊哙的护卫下溜回了灞上。
张良估摸着他们已经回到了营中，这才慢吞吞地回到项羽那里道歉说：“沛公不胜酒力，又怕惹大王生气，已经先回去了。他走之前交待我将这双白璧献给您，还有一双玉斗，是给亚父的。”项羽接过了玉璧，放在了桌子上，范增却将那对玉斗狠狠地摔在了地上，气愤地说道：“竖子不堪与谋，将来夺取项羽天下的人，肯定是刘邦！”
刘邦一回到军中，立刻下令诛杀了曹无伤。
西楚霸王
鸿门宴之后，项羽继续带着军队往西行。项羽进入咸阳城后，先是杀了已经投降了的秦王子婴，接着又下令屠城，秦宫里所有的金银财宝都被抢夺一空，就连宫女都被抓来任士兵凌辱。抢完后，项羽又一把火烧了著名的阿房宫，大火一直烧了三个月。
有人建议项羽道：“关中这个地方，土地肥沃，资源丰富，易守难攻，是称霸天下的基础所在，您为什么不在这里建都呢？”项羽看着已经被自己烧得面目全非的咸阳城，再加上思念故乡，没有接受这个建议，对那个人说道：“如果一个人发达了却不回到故乡去，这就好比是在黑夜里穿着一件华丽的衣服去招摇，不会被大家看见，也得不到赞美，这样有什么意思呢？”提建议的人听项羽这么一说，心中对他大为鄙夷，对别人说道：“项羽这个人看起来很厉害，其实没什么大志向，不过是一只带了人的帽子的猴子而已，看着再像是个人，本质上也只是一只猴子而已。”这话被项羽得知后，他十分气愤，立刻命人将他杀了。
这个时候，项羽才想起来给楚怀王报告咸阳城里的情况。楚怀王也知道自己的地位，只是说道：“就按项将军的意思办吧。”项羽手握重兵，实际上已经成为了真正的天下霸主。
项羽心里打算自己称王，于是决定将楚怀王尊为义帝，又将自己手下的有功之人都封了王，并说道：“天下最初开始反抗暴秦时，都是暂时立了六国王室的后人为王，这样做的目的是想要能够凝聚人心。这几年下来，天下之所以能够平定，还是靠着我们这些人一刀一剑打下来的。我们辛辛苦苦打下来的江山，当然应该自己享受，大家觉得是不是这个道理？”下面的人都纷纷赞同，于是项羽就大肆封王。
项羽心里最忌惮的人还是刘邦，按照之前的约定，他应该封刘邦为关中王，可是关中是块宝地，给了刘邦无异于放虎归山，可是如果不封，又会背上一个不讲信誉的骂名。项羽和范增想来想去，想到了一个办法，他们认为，巴蜀这两个地方，现在都住着先秦的人，勉强算是关中的地盘，而且这两个地方地势险峻，把刘邦封到那里去，也算是兑现了承诺，还免除了后顾之忧。于是将刘邦封为了汉王，将都城建在了南郑。为了防范刘邦，项羽又将关中的地盘划分为三部分，分别封给了秦朝的三个降将：封章邯为雍王，统辖咸阳以西的土地，建都废丘；封司马欣为塞王，治理咸阳城以东到黄河边上的地盘，都城建在栎阳；董翳被封为翟王，管辖上郡，都城在高奴。他们三个人还有一个任务，就是监视刘邦，阻挡他东进的道路。
之前的魏王魏豹被项羽改立为西魏王，治理河东，建都在平阳。韩王成仍然住在老地方，都城在阳翟。项羽又将赵王歇改立为了代王。赵国大将司马卯因为立有战功，被封为了殷王，统领河内，建都朝歌。赵相张耳一向名声很好，又跟随项羽一块入关，因此也被封为了常山王，封地在赵地，都城在襄国。张耳的宠臣瑕丘申阳，因为率先攻下了河南郡，又在黄河边上迎接过楚军，被立为河南王，都城建在了洛阳。鲸布战功显赫，被立为九江王，建都六县。吴芮被封为衡山王，建都邾县。共敖被封为临江王，建都江陵。项羽还改立燕王韩广做了辽东王，而将燕将臧荼立为了燕王，建都在蓟县。齐王田市也被改立为胶东王，而原来的齐将田都则被立为了齐王，建都临淄。田安因为在项羽渡河攻赵时带领自己的军队归顺了项羽，被封为济北王，建都在博阳。田荣因为多次背叛了项梁，又不肯跟随楚军一起攻打秦军，所以不被项羽喜爱，项羽只封了他三个县的地盘。而吴芮的部将梅宣因为战功多，也被封为了万户侯。
封完别人后，项羽开始研究该给自己安个什么名号。因为他决定要回江东，而自己的祖上一直都是楚国的大将，所以肯定要有个楚字，但如果只是叫楚王，又和其他的诸侯王显示不了区别，再加上他觉得自己战功卓著，勇气无敌，所以最后想出了西楚霸王的名号。项羽自封西楚霸王，统治楚地的九个郡，建都在彭城。
项羽虽然暂时平定了天下，但是他没有一点政治智慧，分封诸王也只是凭着自己的一时喜恶，所以这就为以后的动乱埋下了伏笔。
楚汉相争
公元前206年，项羽分封了诸侯王，有的欢喜有的忧，封了王的也不是全都高高兴兴的，也有对自己的分封不满意的。只是满意的不满意的都没办法，均前往自己的封国就位去了。
西楚霸王项羽出关回国，义帝还在彭城，他可不想和这个主子在一起。于是项羽找了个借口，说是自古以来所有的帝王都是依水而居，而且都是住在水流的上游，就派人强行把义帝给迁往长沙的郴县去了。那些追随义帝的大臣们自然不同意了，可是也无可奈何，于是就想联络各地的诸侯反叛项羽。项羽知道了，就下达了密令派人把义帝和追随他的大臣们一起杀死在大江上了。
过了一段时间，项羽召见韩王。因为韩王来晚了几天，项羽就把他给杀了。燕王臧荼到了封国，马上驱逐了辽东王韩广，兼并了辽东的土地。
齐将田荣觉得不公平，论战功，他也应封王。只因他不顺从项羽的意图，所以就没有被封王。况且西楚霸王项羽刚封完王，就开始不履行诺言。田荣越想越气，干脆纠集力量，起兵反叛项羽。他首先率兵击败了齐王田都，又南杀了胶东王田巿，又向西进攻杀了济北王田安，吞并了三齐的封地，自称齐王。
田荣以齐王的名义任命彭越为将军，让他在梁地反击项羽。这时，陈馀派人来见田荣说：“项羽自称西楚霸王，主持分封，但是他一点也不公平，他把原来的诸侯王的封地分给自己的亲信大臣，而把诸侯王改封到贫瘠的地方。现在您的军队开始反击楚军，我也想加入反对楚国的队伍中，希望您能给我一支军队，让我去攻打常山，夺回我原来的赵国封地，那时赵国就是齐国的屏障了。”田荣马上答应了陈馀的请求，并给了他一支军队。陈馀打败了常山王张耳，张耳只好逃往汉中，归附了汉王刘邦。陈馀将赵王接回赵国，赵王不胜感激，就封陈馀做了代王。
此时，汉军已经明修栈道、暗度陈仓了。刘邦率军原路返回了关中，不久平定了三秦。项羽听说刘邦已经吞并了关中所有的地区，并将要东进，而且齐国和赵国又背叛了楚国，项羽非常生气，于是任命郑昌为韩王，让他先去抵挡汉军。刘邦就派张良去攻打韩地。张良给项羽送去一封信说：“汉王的封地应该是整个关中地区，您封给汉王的土地远远不够。除非您履行‘谁先入关中，谁就是关中王’的约定，否则汉王若想要得到关中，就只好自己夺取了。”同时送给项羽的还有齐国和梁国联合反抗楚国的书信。项羽看了以后，就放弃了西进攻打刘邦的计划，回头向北先攻打齐国。随后，项羽派人向九江王黥布调军队。但是，黥布不愿意亲自去，就说自己患病了。于是，项羽只好命手下率领几千人前往，并且非常憎恨黥布。
公元前205年的冬天，项羽向北攻打到城阳，并打败了前来决战的田荣。田荣只好逃到平原，结果被平原的百姓给杀了。项羽活埋了田荣手下投降的全部士兵，接着北进。楚军一路烧杀掳掠的行为激起了齐国人的反叛。田荣的弟弟田横收集了齐军逃散的士卒共有几万人，在城阳反击楚军。因为战败就会被活埋，所以人人奋勇当先，项羽与田横交战多日，还是打不下来。
