又是兩個月過去了，關中早已變色。
章邯退往好畤與漢王交戰,失去了輕車銳騎的章邯軍再次大敗。章邯再退守廢丘，其弟章平守廢丘西北約四十公裏的好畤，與廢丘互為犄角。劉邦親率漢軍團團圍住廢丘,包圍章邯。
取鹹陽劉邦派漢軍東進鹹陽，派曹參攻下斄縣，隨即曹參北上進攻章平，於好畤南擊破章平軍。另派周勃和樊噲攻克了槐裏，接著周勃、曹參、樊噲等人一起夾擊好畤城。周勃、樊噲將章平包圍在好畤；曹參獨自南下取壤鄉，並於壤東及高櫟擊破來援的三秦軍；之後曹參、周勃、樊噲攻打包圍於好畤的章平，攻拔好畤，章平逃走。漢軍占領好畤，打開了進入鹹陽的大門。接下來曹參與周勃、樊噲又率領軍隊進攻鹹陽，在鹹陽附近與趙賁和內史保的軍隊激戰，將其擊敗，乘勝攻克了秦帝國的都城鹹陽
劉邦在漢軍拿下鹹陽後,首先要拿下函穀關隔絕三秦和關東的聯係。塞王司馬欣於項梁有恩，相對來說，三秦王中塞王是真正的項氏耳目，對東扼函穀要口，對西監視鹹陽。有鑒於此，劉邦派灌嬰首先消滅的敵人是三秦之一的司馬欣,派灌嬰率漢軍進攻塞王司馬欣的都城櫟陽的同時,另派周勃率軍向北進攻漆縣，得手後追擊敗退的章平軍和姚昂軍，並與樊噲向西平定了汧、郿、頻陽等縣。此時的章邯已經發現情勢不對，向另二秦求援,彙合章平等三秦援軍進攻漢軍，但劉邦讓曹參在景陵據險而守，擋住了章平等三秦軍的進攻二十餘日,為漢軍消滅司馬欣提供了時間,隨後漢軍回援曹參等,反擊大破章平等三秦軍。
在消滅司馬欣後,劉邦派曹參、灌嬰、樊噲回軍繼續圍困廢丘的軍事行動。派酈商平北地,酈商率領軍隊北上，平定了位於今天陝西北部和內蒙西部的北地和上郡。在焉氏打敗了雍王章邯部下率領的軍隊，在旬邑打敗了周類率領的軍隊，在泥陽打敗了蘇駔率領的軍隊。另派丁複、朱軫平上郡，丁複、朱軫率軍奔襲北麵的翟王於高奴,大破翟王攻下高奴,翟王降。派周勃、靳歙平隴西,周勃和靳歙率軍向西麵的甘肅進軍，打敗了西縣縣丞率領的軍隊，占領縣城。又擊敗盜巴的軍隊，攻占了位於甘肅天水的上邽縣。至此，漢軍平定關中大部，唯廢丘不下。
鹹陽北阪，漢軍全體校尉默默站立在巨大的墳塋下，三秦之戰並不輕鬆，紀信戰死，章邯軍車騎凶猛，紀信被章邯軍中一員騎士刺於馬下，陣亡，奚涓，搏戰中被章平軍弩手命中，陣亡，封侯，爵位由子嗣繼承。劉邦站在高台上宣讀一個個名字，兩名封侯的將軍陣亡，七名都尉陣亡，另有八十六員下級軍官和四千八百九十一名士兵陣亡，慘烈的三秦戰役終於結束了。“我不想對諸位隱瞞什麼，我們繼續前行，就會有犧牲，就會有袍澤弟兄倒下，但是，我們可以一起走下去，看看最遠的風景！看看最高的巔峰，如果我們停滯不前，項羽拿下關東後必定大肆殺略關中，到那個時候，誰能保證自己得田地不會被掠奪，妻兒不會被羞辱殺戮？我將帶領你們走向勝利，你們願意跟著我繼續走嗎？！”“我等願意！”校尉們的喊聲震動了整個北阪，草木顫抖著，仿佛逝去的亡靈在和昔日的袍澤兄弟道別。劉邦親自填土，第一鍬泥土灑在楠木棺材上，三百四十七名軍官緊隨其後，拂曉前，東方露出了魚肚白，最後一鍬土由郎中騎兵校尉駱甲填上。劉邦站在墳塋前，恭敬地鞠躬，喊道：“一！”全體校尉彎腰。“二！”“三！”校尉們拔出佩劍，“安息吧！我的將士們，我會回來看你們的！”劉邦高舉佩劍向天，東方的太陽射出了第一縷光和熱，耀眼而不熾烈的光芒映射在軍官方陣整齊而雪亮的佩劍上。長劍拍打著盾牌，奏出一曲雄壯的軍樂，大風起兮雲飛揚，安得猛士兮守四方？
鹹陽，劉邦看著函穀關外的地圖道：“章邯，困獸耳，不必理會，周勃，你帶八千步軍圍住即可，蕭何，聯絡韓王，魏王，代王，我要出關，目標彭城！”