巨鹿之戰和彭城之戰，是項羽指揮的著名戰例，其作戰藝術在這兩次作戰中得以充分展現。
巨鹿之戰發生在公元前207年～前206年。趙地的反秦武裝被秦軍圍困在巨鹿一帶。項羽斬宋義後，見援趙諸軍都不敢與秦軍作戰，遂遣英布、蒲將軍領兵2萬，渡河救巨鹿，初戰勝利。項羽乘勢領本部5萬兵渡河，把戰船全部沉毀，炊具全部打破，廬舍全部燒掉，每人隻帶3天的幹糧，以示全軍不獲大勝，一人也不打算生還。楚軍呼聲動天，無不以一當十，屢敗秦軍，最後俘獲20萬秦軍的主將王離，殺其副將蘇角。巨鹿之圍得解，原來持觀望態度的援趙諸軍都服屬項羽。項羽率本部與諸軍從南北兩邊夾擊章邯統領的秦軍，在三戶津(今河北磁縣西南)、汗水(漳河支流，今已涸絕)連破秦軍，逼迫章邯率軍請降。這一戰，項羽運用置之死地而後生的原則，充分鼓動楚軍將、士殺敵的豪情，實現對秦軍主力的全殲，為推翻秦王朝立下第一奇功。
彭城之戰發生在公元前205年。這年三月，漢王劉邦聯合項羽分封的諸侯，合兵56萬，東向伐楚。這時項羽正率主力在齊地與田橫作戰，漢軍乘機攻占楚都彭城。項羽聞知漢軍伐楚，留諸將繼續在齊地作戰，自己帶領3萬精兵，南向從魯(今山東曲阜)經魚陵(今山東魚台東南)奔赴彭城。楚軍進抵彭城時，先向西以迅雷不及掩耳之勢收複蕭縣，切斷漢軍西歸之路。淩晨東向猛攻漢軍，直至彭城，激戰到中午，大破漢軍。漢軍先向北敗潰，被楚軍逼入彭城東北的穀水、泗水，死10餘萬人。漢軍餘部向南退入山中，被楚軍追擊到靈璧東邊的唯水上，又被射殺、淹死10餘萬人。楚軍形成數道包圍圈，把劉邦團團圍住，意圖生擒。幸遇大風驟起，沙石飛揚，劉邦總算趁亂率數十騎乘機逃遁。這一戰，項羽率兵遠程奔襲近千裏，先取蕭縣斷敵歸路，再選擇淩晨發起進攻，戰法巧妙，戰機選擇得極好。而漢軍進入彭城後，每日宴飲，做夢也想不到楚軍會來得如此快速。項羽以3萬精兵攻敵數十萬，奪回失地，殲敵20餘萬，創造了中國戰爭史上以少勝多的奇跡。
項羽精於作戰藝術，《漢書·藝文誌》把他歸入兵形勢家。兵形勢家的特點是：“雷動風舉，後發”而先至。離合背向，變化無常，以輕疾製敵者也。”用以概括項羽的作戰藝術，相當準確。但項羽在戰爭策略和階段性戰略的製定方麵顯得目光短淺，又不注意用將策略和發展後方，導致其最終由優勢變劣勢，由主動變被動，以致兵敗身亡。