这时，刘邦闻东阳宁君与秦嘉立景驹为楚假王，于是投奔景驹，欲借军攻丰。在去投奔景驹的路上，遇见了也要投奔景驹的张良。两人于是兵合一处。
张良与刘邦二人见面后，一交谈，两人大有相见恨晚之意。于是张良放弃投奔景驹的念头，直接投奔到刘邦这边。刘邦以张良为厩将。
这时秦将章邯派别将司马尼攻略楚地，屠相，至砀。?于是沛公与东阳宁率军向西，迎击司马尼，在萧县西与秦军展开战斗，结果不利，刘邦与东阳宁君退至留。补充军队和粮草后，再次进攻秦军，三日取砀，得到军卒五六千人。接着乘胜攻取了下邑。
这次，刘邦认为自己军队差不多，从下邑出发，再次攻丰，结果仍然没攻下。这时听说项梁在薛，于是留下军队围丰，自己率领百余骑至薛见项梁。项梁益沛公军五千、五大夫将十人，三攻丰邑。雍齿不敌，逃奔魏国。
这样，沛公刘邦成为项梁手下一员大将。而不久项羽攻下襄邑也还至薛。当陈胜死亡的消息确实之后，项梁尽召诸将还薛，采纳居巢人范增之议，立战国时楚怀王的后裔心为楚王，仍号楚怀王，都盱眙。楚怀王以陈婴为上柱国，项梁号武信君。
立楚怀王后，项梁率军北上救齐赵，在亢父、东阿大破秦军。这时齐军因田间、田都、田角之故，引兵还齐。只有楚军追击秦军。于是项梁下令楚军分军，以刘邦、项羽为帅，率楚军一部攻城阳。刘项二人率军攻下城阳，屠之。?然后追击秦军至濮阳东，再次大破秦军。秦军这时得到补充，军势复振，守濮阳、环水。刘项二人不与之战，绕过进攻定陶。定陶未下，放弃，西攻雍丘。沛公将曹参大破秦兵，斩杀三川守李由，并俘虏秦侯一人。
之后，刘项二人还攻陈留，未下。这时秦将章邯大破项梁于定陶，项梁本人亦战死。刘项二人大惊，两人商量后决定放弃陈留，还军东归。刘项二人分兵，项羽军驻彭城西、吕臣军驻彭城东，而沛公军驻砀郡。
项梁之死，使诸侯震怖。而秦军更是挟战胜余威常追亡逐北。章邯经过一连番胜利，认为楚国已不足虑，于是北上进攻赵国。?攻下邯郸后迁其民于河内。而赵军退守巨鹿，章邯率军进围赵王歇与赵相张耳于巨鹿。
这时楚怀王把都城由盱眙迁至彭城，并项羽军与吕臣军自将。封项羽为长安侯，任鲁公；封沛公刘邦为武安侯，任砀郡长，将本部兵驻砀郡。以吕臣为司徒，其父吕青为令尹。?经过一番调整之后，楚国局势稳定下来
赵王与张耳困于巨鹿，遣使至楚向楚国求救。楚怀王经过商议后答应救赵。但为了分散秦军力量，决定派一支部队西向直接攻秦。北路楚军以宋义为主将，西路军以刘邦为主将。约定谁先入关中，谁就是关中王。
当时由于秦军军势正壮，楚国上下皆不看好西征，都不愿意领军西征。?于是他们以沛公为西征军统帅西征，借口是刘邦为人宽厚，可以减少西进阻力。而项羽则因为叔父之死，积极要求随沛公西征。?但楚诸老将皆以项羽为人僄悍滑贼及所过皆残灭不利于西征为由拒绝了项羽的要求，让他担任北路军的次将北上救赵。
沛公军由砀出兵，北上先行收集陈胜、项梁的散卒。?至成阳，与秦军夹壁杠里。沛公军出击秦军，大破秦军，秦将王离逃走。?接着，沛公引兵西进，遇彭越于昌邑。两人合力攻昌邑，未下，沛公还军至栗。?在栗，遇刚武侯，夺其军，沛公军队增加了四千多人。?接着与魏将皇欣、魏申徒武蒲军合攻昌邑，又没攻下。沛公刘邦决定舍弃昌邑不打，率军西行。?刘邦行军至高阳，并访求贤士。?正好沛公军队中有一骑士家在高阳，于是回家探亲。这时高阳人郦食其为其同乡，于是就请他代为向刘邦引荐自己。他对骑士说：我听说沛公傲慢而看不起人，但他有许多远大的谋略，这才是我真正想要追随的人，只是苦于没人替我介绍。你见到沛公，可以这样对他说，我的家乡有位郦先生，年纪已有六十多岁，身高八尺，人们都称他是狂生，但是他自己说并非狂生。?骑士说：沛公并不喜欢儒生，许多人头戴儒生的帽子来见他，他就立刻把他们的帽子摘下来，在里边撒尿。在和人谈话的时候，动不动就破口大骂。所以您最好不要以儒生的身份去向他游说。?郦食其对他说：你只管像我教你的这样说。骑士回去之后，就按郦生嘱咐的话从容地告诉了沛公。
于是通过骑士引荐，郦食其见到了沛公。但刘邦在召见他时，正踞坐在床，令两女子给其洗脚。郦食大为满，长揖不拜，直接斥责道：您是想帮助秦国攻打诸侯呢，还是想率领诸侯灭掉秦国？?刘邦骂道：你个奴才相儒生！天下的人同受秦朝的苦已经很久了，所以诸侯们才陆续起兵反抗暴秦，你怎么说帮助秦国攻打诸侯呢？郦生曰：如果您下决心聚合民众，召集义兵来推翻暴虐无道的秦王朝，那就不应该用这种倨慢不礼的态度来接见长者。?于是刘邦起身道歉，整理好后以礼接待了郦食。
当时，郦食其有个弟弟名叫郦商，陈胜起兵时，他亦聚数千人响应。郦食其归汉，郦商率其部下约四千多人加入沛公队伍。
郦食其劝刘邦进攻陈留，刘邦从其计，夺下陈留，得到大量补给。接着令郦商为将，进攻开封，未下。绕过西进，与秦将杨熊所率秦军大战于白马、曲遇，大败秦军。秦将杨熊败走。
沛公军紧追其至白马，再次大破秦军，杨熊逃至荥阳，秦二世派使者斩杀杨熊。
消灭杨熊所部秦军后，沛公率军南下攻颖阳，屠之。而此时张良再次与刘邦相遇。?之前，张良劝项梁立韩成为韩王，并随韩王成西至韩地略地。但是一年多来，所略之地每占辄失，始终没打开局面，因此游兵于颖川一带。
刘邦率军进至此，与张良的韩军合兵，攻轩辕略定韩地。赵别将司马卬欲渡河入关，刘邦率军北上，攻平阴，破坏渡口。南下与秦军再战洛阳东，不利，南下阳城，收取城中军马。与南阳守齮战于犨（今洒南平顶山西南）东，大破南阳秦军。
