公元前207年，项羽的叔父项梁接连在对阵秦军的战事中胜出，不禁得意起来，看低了对方的实力。章邯悄悄补充了兵力，趁项梁放松警惕之际突然反攻，击败楚军，杀死了项梁。刘邦和项羽虽杀掉了李由，也只得退守彭城，抵抗秦军。这时，章邯认为楚国已元气大伤，短时间内不会恢复，便调转方向，去攻打新建立的政权“赵国”。

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赵国根基不稳，很快便支撑不住，丢掉都城邯郸，逃往巨鹿。章邯派王离领着军队把巨鹿包围起来，自己也留一部分大军驻扎在巨鹿南面的棘原，通过修建的一条粮道给王离输送物资。赵王几次派人前往楚国求救，项羽为叔父报仇心切，主动请缨前往。在朝臣的建议下楚怀王命刘邦攻打咸阳，另派宋义和项羽去救赵王，此时项羽为副将。宋义率领军队到达安阳，听说秦军士气正盛，声势浩大，便想停下，等秦赵两军先打一仗再去。这一驻扎就是46天，十一月天气，冰雨刺骨，粮草不济，众兵卒都怨声载道。项羽十分生气，指责宋义只顾自己享乐，不为全军将士着想。宋义说虽然打架他打不过项羽，用兵却比他更有经验。不肯听。后来在朝堂上，项羽一剑把宋义杀了，对外宣称：宋义背叛大王，已被处决，今后由他统领军队。

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他找人把事情上报给楚怀王，楚怀王心有不满，也只能封项羽为上将军。且军中大部分人曾是项羽的部下，即便有人不满，也会选择臣服。项羽为上将军后，立刻改变策略，振奋了全军的士气。他们带上三天的干粮，这一次只能成功不能失败，不会给自己留下后路。吃完最后一餐，他们砸掉锅炉，凿破船只。这就是破斧沉舟的典故由来。楚军势如破竹，把秦军包围起来，越战越勇，经过九次激战，他们活捉王离，击溃了秦国的军队。

这次巨鹿之战，来救赵国的不知有几路军队，都没敢出去直面较量。项羽率领的楚军打得如此精彩，让不少将领都敬佩不已，愿意听从安排。实际上，这时候的项羽已经成为各路反秦人马的首领，拥有了一定的兵力。巨鹿之战战败后，章邯忙向赵高和秦二世请求加强兵力补给，但是两人竟记着要治章邯的罪。章邯怕被赵高害死，不得已投降了项羽。军队打进新安后，项羽的残暴从此暴露给世人。