劉邦至薛，項梁見劉邦英姿豪爽，一談，又言語相投，格外相敬，於是慨然借兵五千，將吏十人，隨劉邦往攻豐邑。
劉邦借兵回，立即調動人馬，晝夜攻城，三天後，雍齒兵敗城破，僅帶了幾個隨從，逃往魏地。
劉邦攻下豐邑，傳來城中父老，狠訓了一番，令他們加固城池，以便防守，又派人往薛城報捷，遣項梁軍還薛。月餘，忽接項梁來書，邀他赴薛議事。
六月，劉邦、張良至薛，恰逢項羽屠襄城(今河南許昌西南)歸。二人雖初次相識，卻有一見如故之感，遂焚香設祭，結為異姓兄弟。
翌日清晨，項梁升帳議事，特邀劉邦、張良參議。項梁說：“我聞陳王確已身死，楚國不可一日無主，但究竟應推何人?”眾人聽後，議論紛紛，有人乘機獻媚，欲推項梁為楚王。項梁環顧眾人，遂問劉邦：“劉邦以為如何?\"
劉邦沒料到項梁會問自己，心想：“大權在你，問我何意?萬萬不能冒失!\"當即答道：“將軍所言極是，全由將軍做主?\"
項梁見劉邦又把問題推回來，正欲講話，忽有人入帳稟報，說有一居鄭(今安徽桐城南)人範增前來求見。項梁傳他入帳。不久，一佝僂老人，年約七十，走進帳來，向項梁行禮。項梁請坐下，遂問：“先生遠來，必有要事，請明示!”
範增用目光環視了一下眾人，說道：“聞將軍欲立楚王，特來拜見，敬獻芻言。前陳勝本非望族，不立楚後，擅自為王，故而敗亡。自秦滅六國，楚最無罪，昔懷王入秦不返，楚人懷念至今。隱士南公曾說過：‘楚雖三戶，亡秦必楚。’今將軍起自江東，楚地豪傑爭相趨附，就是因為將軍本楚將世家，定能立楚之後，以同心協力，恢複楚國。若如此，天下定矣!”項梁聞後大喜，說道：“先生之言，正合我意。”當即調派人手，四處訪尋楚王後裔，眾人也隻好暫留項梁軍內。
不久，在鄉間找到一個牧童，為人牧羊，仔細查問，才知是楚懷王的孫子，名心。項梁立即派出使者，帶著車馬服飾，將其迎進城來，號為楚懷王，定都盱眙(今江蘇省西部),封陳嬰為上柱國，以奉懷王。
張良見楚王已立，入見項梁。
“君已立楚後，現齊楚燕趙，俱已複國，獨韓未立，君何不順民意，而立韓後?\"
項梁已知張良的來意，問：“不知韓裔還有人否?”
“韓公於成，曾被封為橫陽君，尚在韓地，且有賢名，可立為韓王，以為楚黨。”
項梁見說，報知懷王，遂封成為韓王，張良為相，撥兵馬一千，令略韓地。
張良被封，去與劉邦告別。時兩人已成知心，但張良潛伏十餘年，誌為複韓，眼見時機已到，怎可放過。劉邦雖已起兵，但出身寒門，沒有顯赫家世可炫耀，且現兵不滿萬，將不過十，在亂世強秦麵前，實難獨立，隻得暫從項梁，擁立懷王，日後再見機行事。為此，雖惺惺相惜，兩人也隻得分開，但不久，共同滅秦的誌向，使他們又走到了一起。
秦將章邯聞陳勝已死，引兵北攻魏國。魏王咎自知難擋，令周市求援於楚、齊。項梁命項它領兵前往，齊王田儋親自統兵救魏。聯軍與秦軍戰於臨濟，不分勝負。夜間，章邯率軍偷營成功，敗援軍，殺田儋、周市，魏王咎聞敗引火自焚，隻有項它及咎弟豹逃回楚地。
章邯乘勝進軍，略齊地，兵圍田榮等於東阿城(今山東陽穀縣東北)。城內兵少糧缺，情況十分危急。項梁聞訊，知救東阿城迫在眉睫，立即率劉邦、項羽揮軍北上。
時值七月，連日陰雨，然救人如救火，項梁令劉邦、項羽催動兵馬，日夜冒雨兼程。這日，已臨東阿城，遂紮下大營，準備明日大戰。項梁召來劉邦、項羽，布置道：“章邯自領軍以來，少有敗績，今他破魏攻齊，士氣正旺，明日一戰，我們要力挫秦軍；項羽打先鋒，劉邦為後援，我自統大軍壓住陣腳。”
清晨，雨還在下，楚軍急於解東阿之圍，冒雨出戰。章邯聞項梁軍至，也列陣相迎。兩軍陣前，章邯戰項羽，刀來槊去，殺得難解難分。自統軍以來，章邯鮮逢對手，可今日項羽越戰越勇，幾十合下來，章邯雙臂發麻，渾身汗水。章邯自思，再不退，自己定死於項羽槊下，想著打馬便退。劉邦見章邯已敗，揮軍混戰。田榮也引兵自城內殺出。秦軍受到兩麵夾擊，死傷無數，遂向濮陽(今河南濮陽縣西南)方向逃去。
東阿圍已解，田榮領兵回城，欲立田儋子田市為齊王。
項梁打敗章邯，遂分兵兩路，命劉邦、項羽往攻城陽(今山東鄄城縣),自領軍西追秦軍。
城陽下，戰事正酣。劉邦、項羽身先士卒，冒箭雨、頂木石、攀雲梯、登城牆，殺散守兵，打開城門，楚軍攻入城內。項羽見城已拿下，翻身上馬，率領屬下，逢人便殺，見物就搶，一時間城陽城內，屍橫遍地，血流成渠。
劉邦素聞項羽嗜殺，今日親眼目睹，遂勸道：“秦軍可殺，百姓無罪，不可如此屠城。”項羽正殺得開心，怎能聽得進去。幾個時辰過後，城陽已成一座死城。
項梁引軍西追章邯，於濮陽城外再破秦軍，章邯敗入濮陽，憑城池堅固，死守不出。項梁見一時難以攻下，便移攻定陶。定陶也有重兵防守，項梁遂兵圍城池，尋機攻打。
八月，劉邦、項羽又奉命自城陽西取雍邱(今河南杞縣)。臨近城池，遇秦三川郡守李由引兵來戰。項羽一馬當先衝入秦陣，沒有幾個回合便把李由挑死馬下。李由戰死沙場，可他至死都不知其父李斯遭趙高陷害，正囚於鹹陽獄中。
李斯，秦初名相，然而秦始皇死後，他貪生怕死，留戀祿位，沙丘矯詔，扶二世登位，又迎合二世暴虐，嚴施酷律，鹹陽市井，日有刑戮。趙高怕禍及已身，遂在胡亥麵前進讒，說李斯曾與他謀，矯詔之後，本望割地封王，久不得誌，便與長子李由私下準備謀反。胡亥聽後大怒，令將李斯捉拿入獄，並派人前往三川調查李由。李由戰死後，趙高便捏造李由通敵罪名，上呈胡亥。胡亥信以為真，當即下令將李斯斬首，並誅滅三族。
自此，趙高獨攬大權，上瞞胡亥，下壓群臣，把秦朝政權進一步推向了風雨飄搖之中。
這時，劉邦、項羽已定雍邱，又還攻外黃(今河南杞縣東),因連日大雨，二人率軍將外黃團團圍住，準備天晴攻城。
項梁軍也被大雨阻於定陶城下。時日一久，軍紀漸散。項梁因屢勝秦軍，也生麻痹情緒，每日與將士飲酒消遣，將敵情放到了一邊。當時項梁帳下有一謀士，名叫宋義，見到這種情況，進帳見項梁，諫道：“將軍屢勝秦軍，常言說：打了勝仗，將易驕，卒易惰，驕將惰卒戰則必敗。今各營將士，已見驕惰，而秦軍雖敗，聞已增兵，必尋機找我決戰，如我不作戒備，敵軍襲到，我軍如何迎敵?實為將軍擔憂!\"