在河北地區，項羽接連大勝秦軍，並成功讓大將章邯歸降。此後，率領大軍向西進軍關中。
因為項羽率領的軍隊中，有不少官兵是曾經來到過關中，當時那些關中秦地的官兵對待來自山東六國的吏卒和民夫並不友好，經常刁難和侮辱他們。等到章邯率領秦軍向項羽投降的時候，那些曾經被秦軍羞辱的諸侯的軍官們就趁機進行了報複。經常把這些降將向奴才一樣使喚，並經常羞辱他們。那些秦軍的軍官對哪裏受到過這樣的折磨和羞辱，因此對那些諸侯的軍吏是非痛恨，經常在暗地裏議論說，受到了章將軍的欺騙，才會投降並歸屬諸侯。如果現在能夠打入關中將秦軍擊敗自然是再好不過；如果不恩呢該進入關中，每日讓諸侯的官吏進行折磨，真是生不如死。
諸侯軍的將領們對秦軍吏卒的這種議論多少有些耳聞，便向項羽彙報。項羽召集黥布、蒲將軍謀劃說：“秦軍投降過來的軍官和士兵為數還算不少，他們心中不服；如果到達函穀關時不聽從調遣，甚至嘩變反叛，事情就危險了。不如現在將這些投降過來的吏卒全部擊殺，隻帶著章邯、長史司馬欣、都尉董翳3人入秦。”
黥布、蒲將軍讚成項羽的提議，奉命於新安（今河南澠池縣東）城南，乘黑夜將秦軍降卒二十餘萬人全部擊殺或活埋。
漢王劉邦元年十一月，項羽率大軍抵達函穀關，探馬回報說關門緊閉，已有士兵把守，不能進入，又聞聽沛公在關中約法三章，關中已被平定。項羽頓時勃然大怒，下令黥布等人率兵攻關。黥布是項羽部下最為得力的一員猛將，所向攻無不克。守關的士卒哪裏經受得住黥布的猛攻，函穀關霎時被攻破。攻陷函穀關後，項羽大軍長驅直入，一路並沒有遇到什麼抵抗。
同年十二月，項羽大軍抵達戲西。沛公駐軍於霸上，即灞水西麵的白鹿原，在今陝西西安市東南。未能與項羽相見。這時，沛公部下的左司馬曹無傷派人向項羽說：沛公想要稱王於關中。並且無中生有地說沛公令秦王子嬰為相，秦宮中的珍寶盡被沛公掠為已有。其實，子嬰投降後已被監視，並未為相。曹無傷所言，純係挑撥離間之詞。項羽聞聽曹無傷的報告，勃然大怒，下令軍中說：“明日早晨以酒肉犒賞士卒，飽餐後出兵替我打垮沛公的部隊！”
當時，項羽有兵40萬，號稱百萬，駐紮在新豐（今陝西臨潼縣東北）的鴻門，沛公有兵10萬，號稱20萬，駐紮在霸上。
項羽的軍師範增見項羽下令明日清晨發兵出擊沛公，很是滿意，對項羽說：“沛公在山東時貪於財寶，喜好美女。今日入關後，於財寶一無所取，也不接近美女，可見他誌向不小。我派望氣者觀察他那邊的雲氣，回報都說顯現出龍虎形狀，五彩繽紛，這可是天子氣哩。應急速發兵進攻，切勿坐失良機。”這是範增以此激勵項羽。
項羽、範增決定明日襲擊沛公，消息傳至項羽的小叔父項伯的耳中，他不禁為之一驚。此人原在楚國任左尹（令尹的副職）職務，平素與張良很要好。他知道張良跟隨在沛公的帳下，便連夜急馳沛公軍營，私下與張良相見，把項羽決定明日出兵襲擊一事，原原本本地向張良概述一遍，想要叫張良同自己一道立即離去，並說道：“不要同沛公一同俱死。”
“我替韓王伴送沛公，今沛公事有急難，我私自逃走不合於道義，不可不告訴他一聲。”
張良回答項伯後，請他在帳中暫且稍事休息，自己急忙進入沛公大帳，把項羽決定發兵襲擊一事全部向沛公稟告，沛公聞言大驚，說：“這可怎麼辦才好？”
“是誰給大王出的派兵守關的主意？”張良問。
“有個小子對我說：‘派兵守關，不接納諸侯，可盡有秦地，稱王關中’，我聽從了他的話。”沛公向張良解釋。
“大王估計一下，您的兵力足以抵擋項王嗎？”