秦二世三年(公元前207 年)十月，楚国上将军宋义率领军队来到安阳县，驻留四十六日不率军前进。项羽说：“秦军包围赵军，战事十分危急，应该迅速带兵渡过黄河。我们楚军攻击秦军的外围，赵军则在城内呼应，这样一定能打败秦军了!”
楚国上将军宋义准备让秦赵两军先斗，待到秦军疲惫之时再进攻。而这时天气寒冷，军中粮食不足，要靠赵国供给，所以项羽认为宋义的计策并不可行。十一月，项羽早晨进见宋义，就在他的营帐中斩下了他的头，下令全军说：“宋义与齐国合谋反叛楚国，楚国暗中命令我项籍杀宋义!”在这时，将领们都被震慑，没人敢有异议，都说：“首先建立楚国的，是将军家族，现在将军你是在诛杀谋乱的臣子。”于是相议拥立项羽为临时上将军，并派人向楚怀王报告，怀王便任命项羽为上将军。
秦国供应军粮的甬道连接到了黄河边，围攻赵国巨鹿的秦将王离见粮食供给充足，便加紧攻打巨鹿。巨鹿城内粮食耗尽，兵卒人数少，张耳多次派人召请陈馀前来救巨鹿。陈馀估计因兵员少，不能战胜秦军，便不敢前去救巨鹿。过了几个月，张耳大怒，埋怨陈馀，派人前去责备陈馀说：“当初我和你约定为生死之交，现在赵王和我早晚就会战死，而你掌握着兵卒几万人，不肯来相救，哪里能说什么同生共死!如果信守前言，为什么不与我一起同秦军拼命!况且也许有十分之一二能保全。”陈馀说：“我估计前往巨鹿不仅不能救赵军，还会白白葬送全军。我之所以不去一起赴死，是想为赵王、张君报复秦国。现在一定要共同赴死，就像把肉块丢给饿虎一样，有什么好处呢!”来使约请陈馀出兵共同战死。陈馀于是让他们带领五千人先试攻秦军，到秦军阵前交战，五千人全部战死。在这时，齐国的军队、燕国的军队都来援救赵国。张耳的儿子张敖也到北面收集代地的兵卒，收得一万多人。张敖带领军队来到，与诸侯军队都在陈馀军旁边驻守营垒，不敢攻击秦军。
项羽杀死了卿子冠军宋义，声威已震动楚国，于是派遣当阳君、蒲将军率领士卒二万人渡过黄河援救巨鹿，交战稍有胜利，便截断了秦所筑的粮道，阻断了王离军队的粮食供给。陈馀又向项羽请求派出救兵。项羽于是带领全军渡过黄河，并把船全部沉没到黄河中，打破釜、甑等炊具，烧毁庐舍，带上三天的干粮，以表示士卒要决死战斗，没有一人存侥幸生还之心。
到了巨鹿城外，包围王离军队，与秦军遭遇，经过九次大战，大败秦军。诸侯军队这时才敢合击秦军，俘虏了王离。在这时，楚军在诸侯军中最勇猛，诸侯军来援救巨鹿的有十多个营垒，没有哪个营垒敢开营出兵。到楚军攻击秦军时，诸侯将领在营垒上观战，楚军战士没有不是以一当十的，他们的呼声震动天地，诸侯军队个个恐惧。
楚军打败秦军后，项羽召见各诸侯将领，诸侯将领进入项羽的营门，个个都屈膝前行，没有人敢仰头看项羽。项羽从此才成为诸侯的上将军，各路诸侯都服从他的指挥。
