雨从七月下到了九月，都没有停。项羽、刘邦攻打外黄也没结果，转而去攻打陈留。就在这时项羽听说项梁战死，这一消息让士兵们都感到十分的恐惧，项羽于是与将军吕臣率军东撤，将怀王从盱眙迁都到彭城。吕臣驻扎在彭城东，项羽驻扎在彭城西，刘邦驻扎在砀地。
魏豹率军攻占了魏地的二十多座城池，立下了大功，楚怀王就立魏豹为魏王。闰九月，楚怀王合并了吕臣和项羽的军队，亲自统领；任命刘邦为砀郡长，封为武安侯，统领砀郡的军队；封项羽为长安侯，号为鲁公；吕臣为司徒，其父吕青为令尹。
章邯再定陶击败项梁后，认为楚地的军队不足为虑，于是渡过黄河，率军北上攻打赵国，经过交战大败赵军。随后率军到达邯郸，将邯郸的百姓迁往河内，并摧毁了邯郸的城郭。张耳与赵王歇狼狈的逃入巨鹿城，王离率军包围了他们。陈馀则向北收整常山的兵力，得到数万人，驻扎在巨鹿北。章邯军驻扎在巨鹿南的棘原。赵国看到形势不妙，多次派使者向楚国求援。
高陵君显在楚国，见到楚怀王说：“宋义曾预言武信君的军队必败，几天后，军队果然败了。兵未战而先见败象，这可以说是懂得用兵了。”于是楚怀王召见宋义商议大事，非常欣赏他的才能，于是任命他为上将军，项羽为次将，范增为末将，率军救援赵国。其他将领都归属宋义，号称“卿子冠军”。
起初，楚怀王与诸将约定：“先入关中者封王。”当时秦军强大，常常乘胜追击，吓得诸将都不愿先入关，害怕祸事降临到自己头上啊。只有项羽因怨恨秦军杀害了叔父项梁，决心与刘邦向西入关灭秦报仇。怀王的老将们都说：“项羽为人凶悍狡猾，曾经攻打襄城，襄城无人幸存，全部被坑杀，他所过之处无不残灭。而且楚军多次进攻秦军，前有陈王、项梁的失败，不如派一位宽厚的长者，扶义西进，安抚秦地的父老。秦地的父老苦于秦朝的暴政已久，若能得到一位长者前去，不施暴政，秦地应该可以平定。项羽不可派遣，只有刘邦一向宽厚仁慈，可以派遣。”怀王于是没有答应项羽的请求，而是派刘邦西进，收编陈王、项梁的散兵，攻打秦地。刘邦经过砀地，到达阳城与杠里，率军攻打秦军的营垒，击败了两支秦军。
公元前207年。冬季十月，齐将田都背叛了田荣，协助楚国救援赵国。刘邦在成武击败了东郡尉。宋义率军到达安阳，停留了四十六天不进兵。项羽说：“秦军围攻赵国，形势危急，我们应该迅速率军渡河；楚军在外进攻，赵军在内接应，必定能击败秦军。”宋义说：“不是这样子滴。打牛的虻虫，不能用来对付虱子。现在秦军攻打赵国，若秦军胜，则兵力疲惫，我们可以趁机进攻；若秦军败，则我们可以率军西进，一举攻下秦国。所以不如先让秦、赵两军相斗。冲锋陷阵，我不如你；运筹帷幄，你不如我。”于是宋义在军中下令：“凡是凶猛如虎、贪婪如狼、不听指挥的人，一律斩首，这不明摆着再说项羽吗？”随后宋义派他的儿子宋襄去齐国为相，亲自送他到无盐，并举行盛大的酒宴。当时天气寒冷，大雨倾盆，士兵们饥寒交迫。项羽说：“我们本应全力攻打秦军，却在此久留不前。如今饥荒严重，百姓贫困，士兵们只能吃豆子充饥，军中无粮，将军却饮酒作乐；不率军渡河，利用赵国的粮食，与赵军合力攻秦，反而说什么‘等待秦军疲惫’。以秦军的强大，攻打新建立的赵国，必定能攻下。赵国被攻下后，秦军会更强大，哪里还有什么疲惫可乘！况且我军刚刚遭遇大败，楚王现在坐立不安，倾全国之力托付给将军，国家的安危在此一举。如今将军不体恤士兵，却徇私情，不是国家的忠臣！”
十一月，项羽在早晨拜见宋义时，在帐中斩下了宋义的头颅。他出帐向军中下令：“宋义与齐国密谋反楚，楚王密令我诛杀他！”当时，诸将都慑服于项羽，无人敢反抗，纷纷表示：“首先拥立楚王的是将军的家族，如今将军诛杀叛乱之人，这是理所应当的。”于是大家共同推举项羽为代理上将军。随后项羽派人追杀宋义的儿子，追到齐国后将其杀死。然后派桓楚向楚怀王报告此事。楚怀王迫于项羽的威严，就任命项羽为楚军上将军，带领楚军救援赵国。
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十二月，刘邦率军到达栗地，遇到了刚武侯，夺取了他的四千多士兵，并入自己的军队；刘邦与魏将皇欣、武满的军队会合，共同攻打秦军，经过一番激烈的厮杀，秦军大败。前齐王建的孙子田安率军攻下济北，跟随项羽救援赵国。
章邯修筑甬道连接黄河，为王离的军队运送粮草。王离的军队粮草充足，于是加紧攻打巨鹿，想在诸侯援兵来之前，拿下赵国。此时的巨鹿城内粮食耗尽、兵力不足，张耳多次派人召陈馀前来救援。陈馀估计自己的兵力不足以对抗秦军，去了也是送死，就不敢前进。几个月后，张耳大怒，就怨恨陈馀，派张黡、陈泽去责备陈馀：“当初我与你是生死之交，如今赵王和我随时可能战死，而你拥兵数万，却不肯救援，这算什么生死之交！如果你真的信守承诺，为什么不与秦军决一死战，或许还有十分之一二的生还机会。”陈馀